JP2008224232A - Ultrasonic flaw detection device, sensitivity correction method therefor and ultrasonic flaw detection method - Google Patents

Ultrasonic flaw detection device, sensitivity correction method therefor and ultrasonic flaw detection method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic flaw detection device for making the measuring sensitivity of a measuring target range substantially constant, a sensitivity correction method of the ultrasonic flaw detection device and an ultrasonic flaw detection method. <P>SOLUTION: The ultrasonic flaw detection device has a plurality of ultrasonic vibrators 111, arranged along the surface of a material to be measured; a waveform memory means 125 capable of a received ultrasonic echo, an arbitrary focal waveform combining part 13 for performing the phase combining of an ultrasonic beam of which the focus is set at an arbitrary position in a measuring range from the content of the waveform memory means 125 and calculating the echo of the ultrasonic beam; and a correction factor operation part 15 for calculating the correction factor multiplied on the echo of an actual material 3 to be measured, on the basis the echo calculated by the arbitrary focal waveform combining part 13 using a material 2 to be measured for correction to store it and a determining part 14 for determining the state of the actual material 3 to be measured, on the basis of the value obtained by multiplying the echo, which is calculated by the arbitrary focal waveform combining part 13, by the correction factor in the measurement of the actual material to be measured. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波探傷装置、この超音波探傷装置の感度補正方法および超音波探傷方法に関するものであり、特に好適には、鋼材などの被測定材(被探傷材)の内部状態を、超音波を用いることにより被測定材を破壊することなく測定する超音波探傷装置と、この超音波探傷装置の感度補正方法および超音波探傷方法に関するものである。   The present invention relates to an ultrasonic flaw detector, a sensitivity correction method for the ultrasonic flaw detector, and an ultrasonic flaw detection method. Particularly preferably, the internal state of a material to be measured (a flaw detection material) such as a steel material is super The present invention relates to an ultrasonic flaw detector that uses a sound wave to measure a material to be measured without destroying it, a sensitivity correction method for the ultrasonic flaw detector, and an ultrasonic flaw detector method.

鋼材などの被測定材の状態、たとえば表面きずや内部きずなどを測定する装置および方法としては、超音波探傷装置および超音波探傷方法が広く用いられている。超音波探傷装置には、配列形探触子(アレイ探触子とも称する)を備え、配列形探触子に設けられる各超音波振動子を励起するパルス電圧の位相を変えることにより、被測定材の内部を超音波ビームが移動するようにできるものがある。そして超音波探傷方法には、配列形探触子の超音波振動子が発する超音波を被測定材の内部に伝搬させ、その反響波(エコー)を検出することにより、被測定材の表面や内部に存する異常な不連続部、すなわち「きず(表面きずおよび/または内部きず)」を測定する方法がある。   As a device and a method for measuring a state of a material to be measured such as a steel material, for example, a surface flaw or an internal flaw, an ultrasonic flaw detector and an ultrasonic flaw detection method are widely used. The ultrasonic flaw detector is equipped with an array-type probe (also called an array probe), and changes the phase of the pulse voltage that excites each ultrasonic transducer provided on the array-type probe to measure Some materials allow the ultrasonic beam to move within the material. In the ultrasonic flaw detection method, the ultrasonic wave generated by the ultrasonic transducer of the array probe is propagated inside the material to be measured, and the echo (echo) is detected to detect the surface of the material to be measured and There is a method of measuring abnormal discontinuities existing inside, that is, “scratches (surface and / or internal flaws)”.

超音波探傷装置および超音波探傷方法を用いて被測定材に存するきずを測定し、当該測定されたきずが欠陥であるか否かを判別するためには、測定感度を最適な値に設定するとともに、精度の高い測定を行う必要がある。このため、被測定材の健全部の底面エコーを用いて測定感度を調整する方法(底面エコー方式の感度調整方法)や、感度標準試験片または対比試験片を用いて測定感度を調整する方法(試験片方式の感度調整方法)などが行われる。   The measurement sensitivity is set to an optimum value in order to measure a flaw existing in a material to be measured using an ultrasonic flaw detector and an ultrasonic flaw detection method and to determine whether or not the measured flaw is a defect. At the same time, it is necessary to perform highly accurate measurement. For this reason, a method of adjusting measurement sensitivity using the bottom echo of the sound part of the material to be measured (sensitivity adjustment method of the bottom echo method) or a method of adjusting measurement sensitivity using a sensitivity standard test piece or a contrast test piece ( Test piece type sensitivity adjustment method) is performed.

このほかにも、被測定材の表面状態や内部状態をより精度良く測定するために、種々の感度調整方法や感度補正方法、およびそれらを用いた超音波探傷装置や超音波探傷方法が提案されている。たとえば感度補正方法としては、次のような構成が提案されている。   In addition, various sensitivity adjustment methods and sensitivity correction methods, and ultrasonic flaw detectors and flaw detection methods using them have been proposed in order to measure the surface condition and internal condition of the material to be measured with higher accuracy. ing. For example, the following configuration has been proposed as a sensitivity correction method.

たとえば、特許文献1には、セクタ走査方式の超音波探傷装置および超音波探傷方法において、超音波ビームの受信信号を補正することにより、エコー高さを一定にする(すなわち感度を一定にする)構成が開示されている。具体的には、受信信号の感度は、(1)探触子の指向性の相違に起因する超音波ビームの偏向角の相違、(2)探触子と被検査材とを音響結合する媒体と被検査体との屈折率の相違、(3)被検査材と前記媒体の内部における超音波ビームの減衰、(4)超音波ビームの集束点におけるビーム幅の相違、の影響を受けるとしている。そこで、それぞれに起因する感度変化の補正値を所定の数式により算出して記憶し、記憶した補正値に基づいて感度を補正するものである。   For example, in Patent Document 1, in a sector scanning type ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detection method, the echo height is made constant (ie, the sensitivity is made constant) by correcting the received signal of the ultrasonic beam. A configuration is disclosed. Specifically, the sensitivity of the received signal is (1) the difference in the deflection angle of the ultrasonic beam due to the difference in the directivity of the probe, and (2) the medium that acoustically couples the probe and the material to be inspected. And (3) attenuation of the ultrasonic beam inside the inspection object and the medium, and (4) difference in beam width at the focal point of the ultrasonic beam. . Therefore, the correction value of the sensitivity change caused by each is calculated and stored by a predetermined mathematical formula, and the sensitivity is corrected based on the stored correction value.

また、特許文献2には、リニア走査方式の超音波診断装置において、振幅変化したエコーに所定の信号を加算することにより、エコーの変化を相殺して一定振幅のエコー(補正エコー信号)を得る構成が開示されている。具体的には、超音波診断装置は、深さ方向(超音波ビームの進行方向と思われる)感度補正器と、方位方向(超音波ビームの進行方向に直角な方向と思われる)感度補正器とを備える。さらにこの方位方向感度補正器は、複数の可変抵抗と切換スイッチとを備える。そして、被測定材に反射して方位方向に振幅変化したエコーに、前記各抵抗からの信号を前記切換スイッチを介して加算する。これにより、エコーの変化を相殺して一定振幅のエコーを得るものである。   Further, in Patent Document 2, in a linear scanning ultrasonic diagnostic apparatus, a predetermined signal is added to an echo whose amplitude has changed, thereby canceling the change in the echo and obtaining an echo having a constant amplitude (corrected echo signal). A configuration is disclosed. Specifically, the ultrasonic diagnostic apparatus includes a sensitivity corrector in the depth direction (presumed to be the traveling direction of the ultrasonic beam) and a sensitivity corrector in the azimuth direction (possibly perpendicular to the traveling direction of the ultrasonic beam). With. The azimuth direction sensitivity corrector further includes a plurality of variable resistors and a changeover switch. Then, the signal from each of the resistors is added to the echo reflected from the material to be measured and changed in amplitude in the azimuth direction via the changeover switch. As a result, the echo change is canceled and an echo having a constant amplitude is obtained.

このように、配列形探触子を用いる超音波探傷装置は、あらかじめ設定された単数または複数の焦点位置に対して超音波ビームを伝搬させてエコーを得る。そしてこのような超音波探傷装置または超音波探傷方法における従来の感度補正は、エコーを得る際に、超音波ビームの入射角、ビーム路程、測定対象部位の角度による感度の変化を補正するために行われる。   Thus, an ultrasonic flaw detector using an array probe obtains an echo by propagating an ultrasonic beam to one or more preset focal positions. The conventional sensitivity correction in such an ultrasonic flaw detection apparatus or ultrasonic flaw detection method is to correct changes in sensitivity due to the incident angle of the ultrasonic beam, the beam path length, and the angle of the measurement target part when obtaining an echo. Done.

しかしながら、前記各超音波探傷装置を用いた探傷方法では、被測定材に存在する同一の位置にあるきずを、同一の入射角かつ同一のビーム路程で探傷した場合に、エコー高さが相違することがないため、前記各特許文献に開示される構成は、同一位置に対する感度の相違を補正することまでは考慮されていない。   However, in the flaw detection method using each of the ultrasonic flaw detection apparatuses, the echo height is different when flaws at the same position on the material to be measured are flawed at the same incident angle and the same beam path. Therefore, the configuration disclosed in each of the above patent documents does not take into account the correction of the difference in sensitivity with respect to the same position.

ところで、超音波探傷装置および超音波探傷方法の一種として、特許文献3に記載の構成が用いられることがある。特許文献3に記載の超音波探傷装置は、超音波の擬似平面波を発することができる配列形探触子と、エコーを記憶する波形メモリと、波形メモリの内容から測定対象領域の欠陥分布状況を演算する手段とを備える。   By the way, the structure of patent document 3 may be used as a kind of ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detection method. The ultrasonic flaw detector described in Patent Document 3 is an array type probe capable of emitting an ultrasonic pseudo-plane wave, a waveform memory for storing echoes, and a defect distribution status in a measurement target region from the contents of the waveform memory. Means for calculating.

このような構成によれば、一回の超音波の送信とそれに続く超音波の受信により、測定対象領域の情報を広範囲にわたって得ることができる。そして波形メモリに記憶されたデータを用いて任意位置にフォーカスした波形を合成することで、高精度の情報を得ることができる。したがって、短時間で高精度の探傷が可能となる。なお、以下、このような探傷方法を「ダイナミックフォーカス方式の探傷方法」と称することがある。   According to such a configuration, it is possible to obtain information on the measurement target region over a wide range by one transmission of ultrasonic waves and subsequent reception of ultrasonic waves. By synthesizing a waveform focused at an arbitrary position using the data stored in the waveform memory, highly accurate information can be obtained. Therefore, highly accurate flaw detection can be performed in a short time. Hereinafter, such a flaw detection method may be referred to as a “dynamic focus type flaw detection method”.

しかしながら、特許文献3に記載の超音波探傷装置を用いて被測定材を探傷する場合、超音波ビームを送受信した測定対象領域におけるきずの位置によっては、探傷感度が異なることがある。すなわち、「ダイナミックフォーカス方式」の探傷方法の場合、同一位置のきずでありながら、検査対象領域の設定が異なると、検出感度が異なるという現象が発生しうる。   However, when flaw detection is performed using the ultrasonic flaw detector described in Patent Document 3, flaw detection sensitivity may vary depending on the position of a flaw in the measurement target region where the ultrasonic beam is transmitted and received. That is, in the case of the “dynamic focus method” flaw detection method, the detection sensitivity may be different if the setting of the inspection target region is different even though the flaw is at the same position.

特開平11−183446号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-183446 特開平2−246954号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-246554 特開2003−28846号公報JP 2003-28846 A

上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、「ダイナミックフォーカス方式」の探傷方法において、被測定材の表面きずおよび/または内部きずを配列形探触子を用いて測定する際に、測定対象範囲の測定感度が略一定となるような超音波探傷装置、この超音波装置の感度補正方法および超音波探傷方法を提供すること、たとえば被測定材に存在する略同じ寸法形状の表面きずおよび/または内部きずの測定感度が略一定となるような超音波探傷装置、この超音波装置の感度補正方法および超音波探傷方法を提供することである。   In view of the above circumstances, the problem to be solved by the present invention is to measure the surface flaw and / or internal flaw of a material to be measured using an array-type probe in the “dynamic focus method” flaw detection method. Providing an ultrasonic flaw detection apparatus in which the measurement sensitivity of a measurement target range is substantially constant, a sensitivity correction method for the ultrasonic apparatus, and an ultrasonic flaw detection method, for example, surface flaws of substantially the same size and shape existing in a measured material Another object of the present invention is to provide an ultrasonic flaw detector in which the measurement sensitivity of internal flaws is substantially constant, a sensitivity correction method for the ultrasonic device, and an ultrasonic flaw detection method.

前記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、「ダイナミックフォーカス方式」の超音波探傷装置であって、被測定材の表面に対向して配列される複数の超音波振動子を有する配列形探触子と、前記各超音波振動子が受信した超音波エコーを波形データとして前記超音波振動子ごとに記憶できる波形記憶手段と、該波形記憶手段の内容を読み出して測定範囲内の任意の位置に焦点が位置する超音波ビームを位相合成できるとともに該位相合成された超音波ビームのエコーを算出する任意焦点波形合成部と、実際の被測定材のエコーに乗ずるための補正係数を算出し記憶する補正係数演算部と、実際の被測定材に対する測定において前記任意波形合成部が算出したエコーに前記補正係数を乗じた値に基づいて前記実際の被測定材の状態を判定する判定部と、を有することを要旨とするものである。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a “dynamic focus type” ultrasonic flaw detection apparatus, which includes an array having a plurality of ultrasonic transducers arranged to face the surface of a material to be measured. A probe, a waveform storage unit capable of storing ultrasonic echoes received by each of the ultrasonic transducers as waveform data for each of the ultrasonic transducers, and reading out the contents of the waveform storage unit to make any arbitrary measurement within the measurement range. The phase of the ultrasonic beam whose focal point is located at the position of, and an arbitrary focus waveform synthesizer that calculates the echo of the phase-synthesized ultrasonic beam, and the correction coefficient for multiplying the echo of the actual measured material And a correction coefficient calculation unit to be stored and a state of the actual measured material based on a value obtained by multiplying the echo calculated by the arbitrary waveform synthesis unit in the measurement of the actual measured material by the correction coefficient. It is an Abstract that has a judging section for, a.

前記補正係数演算部は、実際の被測定材のエコーに乗ずるための補正係数を、表面から所定の深さに所定の形状および寸法の人工きずが形成される補正用の被測定材を用いて前記任意焦点波形合成部が算出したエコーに基づいて算出し記憶することが好ましい。   The correction coefficient calculation unit uses a correction target material to be corrected for forming an artificial flaw of a predetermined shape and size at a predetermined depth from the surface with a correction coefficient for multiplying the echo of the actual target material to be measured. It is preferable to calculate and store the echo based on the echo calculated by the arbitrary focal waveform synthesizer.

また、前記補正係数演算部は、前記補正用の被測定材を用いて前記任意焦点波形合成部が算出した所定の位置に焦点がある超音波ビームのエコーを記憶する合成波形記憶手段と、該合成波形記憶手段に記憶されるエコーとあらかじめ設定される感度調整のための係数に基づいて補正係数を算出する補正係数演算手段と、該補正係数演算手段が算出した補正係数を記憶する補正係数記憶手段と、を備えることが好ましい。   Further, the correction coefficient calculation unit includes a combined waveform storage unit that stores an echo of an ultrasonic beam having a focus at a predetermined position calculated by the arbitrary focus waveform combining unit using the measurement target material for correction; Correction coefficient calculation means for calculating a correction coefficient based on an echo stored in the combined waveform storage means and a coefficient for sensitivity adjustment set in advance, and a correction coefficient storage for storing the correction coefficient calculated by the correction coefficient calculation means And means.

また、前記被測定材の表面に対向して配列される複数の超音波振動子は、円弧状または環状に配列されることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the plurality of ultrasonic transducers arranged to face the surface of the material to be measured are arranged in an arc shape or an annular shape.

前記被測定材の表面に対向して配列される複数の超音波振動子は所定の数のグループにグループ分けされており、前記補正係数演算部は、前記グループごとに補正係数を算出し記憶することが好ましい。   The plurality of ultrasonic transducers arranged facing the surface of the material to be measured are grouped into a predetermined number of groups, and the correction coefficient calculation unit calculates and stores a correction coefficient for each group. It is preferable.

そして、前記補正用の被測定材の位置合わせ手段をさらに備えるとよい。   Further, it is preferable to further include a positioning means for the material to be measured for correction.

また、前記補正係数演算手段は、前記グループごとに、前記補正用の被測定材を用いて前記補正用の被測定材の所定の位置に焦点が位置する超音波ビームを位相合成するとともに該位相合成された超音波ビームのエコーから人工きずのエコー高さを算出し、前記人工きずのエコー高さから前記補正用の被測定材の表面からの前記人工きずの深さと前記人工きずのエコー高さとの関係を表す関数を推定し、該推定した関数の逆数に感度を調整する係数を乗じた値を算出し、前記補正係数記憶手段は該算出した値を補正係数として記憶することが好ましい。   In addition, the correction coefficient calculating means synthesizes a phase of an ultrasonic beam whose focal point is located at a predetermined position of the measurement target material for correction using the measurement target material for correction for each group. The echo height of the artificial flaw is calculated from the echo of the synthesized ultrasonic beam, and the depth of the artificial flaw from the surface of the material to be corrected and the echo height of the artificial flaw from the echo height of the artificial flaw It is preferable to estimate a function representing the relationship between the two and calculate a value obtained by multiplying the reciprocal of the estimated function by a coefficient for adjusting sensitivity, and the correction coefficient storage means stores the calculated value as a correction coefficient.

また、本発明は、配列形探触子に設けられる複数の超音波振動子が所定の数のグループにグループ分けされるステップと、表面から所定の深さに所定の形状および寸法の人工きずが形成される補正用の被測定材が前記超音波探傷装置にセッティングされるステップと、前記グループごとに前記補正用の被測定材の所定の位置に焦点が位置する超音波ビームを位相合成するとともに該位相合成された超音波ビームのエコーから人工きずのエコー高さを算出するステップと、前記算出された超音波ビームのエコーに基づいて前記人工きずの深さと前記人工きずのエコー高さの関係を表す関数を推定するステップと、前記関数の逆数に感度を調整する係数を乗じた補正係数を算出するステップと、該補正係数を記憶するステップと、を有することを要旨とするものである。   The present invention also includes a step of grouping a plurality of ultrasonic transducers provided in the array-type probe into a predetermined number of groups, and an artificial flaw having a predetermined shape and size at a predetermined depth from the surface. A step of setting the correction target material to be formed on the ultrasonic flaw detector, and phase-combining an ultrasonic beam whose focal point is located at a predetermined position of the correction target material for each group The step of calculating the echo height of the artificial flaw from the echo of the ultrasonic beam synthesized in phase, and the relationship between the depth of the artificial flaw and the echo height of the artificial flaw based on the calculated echo of the ultrasonic beam A function for estimating the correction coefficient, a correction coefficient obtained by multiplying the reciprocal of the function by a coefficient for adjusting sensitivity, and a step for storing the correction coefficient. It is an effect.

配列形探触子に設けられる複数の超音波振動子が所定の数のグループにグループ分けされるステップと、表面から所定の深さに所定の形状および寸法の人工きずが形成される補正用の被測定材が前記超音波探傷装置にセッティングされるステップと、前記グループごとに前記補正用の被測定材の所定の位置に焦点が位置する超音波ビームを位相合成するとともに該位相合成された超音波ビームのエコーから人工きずのエコー高さを算出するステップと、前記算出された超音波ビームのエコーに基づいて前記人工きずの深さと前記人工きずのエコー高さの関係を表す関数を推定するステップと、前記人工きずのエコー高さの関係を表す関数を記憶するステップとを、有することを要旨とするものである。   A step of grouping a plurality of ultrasonic transducers provided in the array-type probe into a predetermined number of groups, and a correction for forming artificial flaws of a predetermined shape and size at a predetermined depth from the surface A step in which a material to be measured is set in the ultrasonic flaw detector, and a phase synthesis of an ultrasonic beam whose focal point is located at a predetermined position of the material to be corrected for each group, and the phase synthesized super Calculating an echo height of the artificial flaw from the echo of the acoustic beam, and estimating a function representing a relationship between the depth of the artificial flaw and the echo height of the artificial flaw based on the calculated echo of the ultrasonic beam The gist of the invention is to include a step and a step of storing a function representing the relationship between the echo heights of the artificial flaws.

ここで、前記補正用の被測定材に形成される人工きずの形状および寸法は、実際の被測定材に存した場合において「欠陥」と判断すべき最小の形状および寸法であることが好ましい。   Here, it is preferable that the shape and size of the artificial flaw formed on the correction target material are the minimum shape and size that should be determined as “defects” when they exist in the actual target material.

また、前記補正用の被測定材は断面円形の円柱状の部材であり、前記人工きずは中心から前記補正用の被測定材の半径の1/2の位置に形成され、前記補正用の被測定材を180°回転させることによって、表面から半径の1/2の深さに位置する人工きずのエコー高さと、表面から半径の3/2の深さに位置する人工きずのエコー高さとを算出することが好ましい。   In addition, the correction target material is a cylindrical member having a circular cross section, and the artificial flaw is formed at a position half the radius of the correction target material from the center. By rotating the measurement material by 180 °, the echo height of the artificial flaw located at a half depth of the radius from the surface and the echo height of the artificial flaw located at a depth of 3/2 of the radius from the surface are obtained. It is preferable to calculate.

また、本発明は、実際の被測定材に存するきずのエコー高さと、前記記憶された補正用の被測定材の人工きずのエコー高さとを比較するステップと、
前記実際の被測定材に存するエコー高さが前記記憶された補正用の被測定材の人工きずのエコー高さより高い場合には、前記実際の被測定材に存するきずを欠陥と判断するステップとを有することを要旨とするものである。
Further, the present invention is a step of comparing the echo height of the flaw existing in the actual measured material and the echo height of the artificial flaw of the stored measured material for correction,
A step of determining a defect existing in the actual material to be measured as a defect when an echo height existing in the actual material to be measured is higher than an echo height of the artificial defect of the stored measurement material to be corrected; The main point is to have.

本発明によれば、補正用の被測定材を用いて算出した補正係数を、実際の被測定材のエコーに乗ずることにより、エコー高さを補正できる。したがって、精度の高い測定を行うことができる。   According to the present invention, the echo height can be corrected by multiplying the actual echo of the material to be measured by the correction coefficient calculated using the material to be corrected. Therefore, highly accurate measurement can be performed.

ここで、配列形探触子に設けられる複数の超音波振動子が、円弧状または環状に配列されるものであれば、断面略円形の被測定材についても、高精度の測定を行うことができる。   Here, as long as the plurality of ultrasonic transducers provided in the array-type probe are arranged in an arc shape or an annular shape, it is possible to perform highly accurate measurement even on a material to be measured having a substantially circular cross section. it can.

また、配列形探触子に設けられる複数の超音波振動子を複数のグループにグループ分けし、グループごとに補正係数を演算することにより、測定範囲の広範囲にわたって均一な感度で測定を行うことができる。ここで、補正用の被測定材の位置合わせ手段をさらに有する構成であれば、グループごとの補正係数の算出時における補正用の被測定材の位置合わせを自動的に行うことができ、補正が容易となる。   In addition, a plurality of ultrasonic transducers provided in the array-type probe are grouped into a plurality of groups, and a correction coefficient is calculated for each group, so that measurements can be performed with uniform sensitivity over a wide measurement range. it can. Here, if it is the structure which further has the alignment means of the measured material for correction, the measured material for correction can be automatically aligned at the time of calculating the correction coefficient for each group. It becomes easy.

そして、前記補正手段がグループごとに補正係数を演算し、実際の被測定材に対する測定において、得られたエコーに乗ずることにより、グループ間の感度差を無くすことができるか、または小さくすることができる。したがって、測定範囲の広範囲にわたって均一な精度での測定を行うことができる。   Then, the correction means calculates a correction coefficient for each group, and by multiplying the obtained echo in the measurement on the actual material to be measured, the sensitivity difference between the groups can be eliminated or reduced. it can. Therefore, it is possible to perform measurement with uniform accuracy over a wide measurement range.

以下に、本発明の各種実施形態および実施例について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, various embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aの構成を、模式的に示したブロック図である。本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aは、いわゆる「ダイナミックフォーカス方式(またはボリュームフォーカス方式と称することもある)」により被測定材の状態を測定し、被測定材に存在する異常な不連続部を検出することができる。なお、この「異常な不連続部」を本発明においては「きず(表面きずおよび/または内部きず)」と称する。「きず」には、切欠、亀裂、気泡、介在物などが含まれる。   FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment of the present invention. The ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment of the present invention measures the state of a material to be measured by a so-called “dynamic focus method (or sometimes referred to as a volume focus method)”, and an abnormality present in the material to be measured. Such a discontinuous portion can be detected. This “abnormal discontinuity” is referred to as “a flaw (surface flaw and / or internal flaw)” in the present invention. “Flaws” include notches, cracks, bubbles, inclusions and the like.

「ダイナミックフォーカス方式」の走査については、前記特許文献3に記載されていることから、以下簡単に説明し、詳細な説明は省略する。   The scanning of the “dynamic focus method” is described in Patent Document 3 and will be briefly described below, and detailed description thereof will be omitted.

「ダイナミックフォーカス方式」は、配列形探触子に設けられる超音波振動子を励起させてそのエコーを記憶し、計算機上で任意の位置における超音波の位相合成を行う。これにより、任意の位置に焦点を合わせた超音波ビームを算出する。すなわち、一回の超音波の送受信で、測定対象領域の任意の位置にフォーカスを設定した複数の超音波ビームを算出する。これにより、一回の超音波の送受信で測定対象の広範囲にわたって配列形探触子の配列方向の走査を行うことができる。   In the “dynamic focus method”, an ultrasonic transducer provided in an array probe is excited and its echo is stored, and ultrasonic phase synthesis is performed at an arbitrary position on a computer. Thereby, an ultrasonic beam focused on an arbitrary position is calculated. That is, a plurality of ultrasonic beams with the focus set at an arbitrary position in the measurement target region are calculated by a single transmission / reception of ultrasonic waves. Thereby, it is possible to perform scanning in the array direction of the array-type probe over a wide range of the measurement object by one transmission and reception of ultrasonic waves.

図1に示すように、本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aは、被測定材3(または補正用の被測定材2。これについては後述)の表面に対向するように配設される配列形探触子(アレイ探触子とも称する)11と、所定の数の信号処理部12と、任意焦点波形合成部13と、判定部14と、補正係数演算部15とを有する。   As shown in FIG. 1, the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment of the present invention is arranged so as to face the surface of a material to be measured 3 (or a material to be measured 2 for correction, which will be described later). An array type probe (also referred to as an array probe) 11, a predetermined number of signal processing units 12, an arbitrary focal waveform synthesis unit 13, a determination unit 14, and a correction coefficient calculation unit 15 are provided. .

配列形探触子11は、それぞれ独立して動作可能な所定の数の超音波振動子111を備える。各超音波振動子111は超音波の送受信が可能な素子であり、たとえば水晶やセラミックスなどの公知の各種超音波振動子が適用できる。   The array-type probe 11 includes a predetermined number of ultrasonic transducers 111 that can operate independently. Each ultrasonic transducer 111 is an element capable of transmitting and receiving ultrasonic waves. For example, various known ultrasonic transducers such as quartz and ceramics can be applied.

そしてこれらの超音波振動子111は、被測定材3(または補正用の被測定材2)の表面に対向するように、直列的に配列される。   These ultrasonic transducers 111 are arranged in series so as to face the surface of the material to be measured 3 (or the material to be measured 2 for correction).

なお、前記配列形探触子11は、前記のように被測定材3(または補正用の被測定材2)に対向するように配設されていればよいが、特に、被測定材3(または補正用の被測定材2)の表面に沿うように配列されることが好ましい。   The array-type probe 11 may be disposed so as to face the material to be measured 3 (or the material to be measured 2 for correction) as described above. In particular, the material to be measured 3 ( Alternatively, it is preferably arranged so as to be along the surface of the correction target material 2).

たとえば図1に示すように、被測定材3が断面略円形の円柱状の部材であり、配列形探触子11と被測定材3とを被測定材3の軸線方向に相対移動させて探傷する構成においては、配列形探触子は略円弧状または環状に形成されることが好ましい。超音波振動子111は、配列形探触子の形状にならって直列的に配列される。そして被測定材は、その断面中心が配列形探触子11の曲率または環の中心に一致するようにセッティングされる。   For example, as shown in FIG. 1, the material to be measured 3 is a cylindrical member having a substantially circular cross section, and the array probe 11 and the material to be measured 3 are relatively moved in the axial direction of the material to be measured 3 for flaw detection. In this configuration, the array type probe is preferably formed in a substantially arc shape or an annular shape. The ultrasonic transducers 111 are arranged in series according to the shape of the array probe. The material to be measured is set so that the cross-sectional center thereof coincides with the curvature of the array probe 11 or the center of the ring.

なお、図1に示すように、本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aが円弧状の配列形探触子11を有する場合には、たとえば複数の円弧状の配列形探触子11が、被測定材3の軸線方向にずらして配設される構成が適用できる。そしてこのような構成とすることにより、全体として、配列形探触子11(すなわち超音波振動子111)が、被測定材3の全周を取り囲む構成となる。   As shown in FIG. 1, when the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment of the present invention has an arc-shaped array probe 11, for example, a plurality of arc-shaped array probes. A configuration in which 11 is arranged while being shifted in the axial direction of the material 3 to be measured is applicable. And by setting it as such a structure, it becomes the structure by which the array-type probe 11 (namely, ultrasonic transducer | vibrator 111) surrounds the perimeter of the to-be-measured material 3 as a whole.

また、各超音波振動子111と被測定材3との間には水などの液体の層191が形成されており、この液体の層191によって、各超音波振動子111と被測定材3または補正用の被測定材2とが音響結合する。なお、水以外としては、マシン油やグリセリンなどの油を接触触媒として用いることができる。   Further, a liquid layer 191 such as water is formed between each ultrasonic transducer 111 and the material to be measured 3, and each ultrasonic transducer 111 and the material to be measured 3 or The correction target material 2 is acoustically coupled. In addition, oils such as machine oil and glycerin can be used as the contact catalyst other than water.

信号処理部12は、超音波パルス送受信タイミング設定手段121と、超音波パルス発生手段122と、超音波エコー受信手段123と、A/D変換手段124と、波形記憶手段125とを備える。本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aが有する信号処理部12の数は、超音波振動子111の数に等しく設定される。すなわち、一個の超音波振動子111につきそれに対応する一個の信号処理部12を有する。そして各信号処理部12は、互いに同期的におよび/または独立的に動作することができる。なお、図1においては一個の信号処理部のみを示し、他は省略してある。   The signal processing unit 12 includes an ultrasonic pulse transmission / reception timing setting unit 121, an ultrasonic pulse generation unit 122, an ultrasonic echo reception unit 123, an A / D conversion unit 124, and a waveform storage unit 125. The number of signal processing units 12 included in the ultrasonic flaw detector 1 a according to the first embodiment of the present invention is set equal to the number of ultrasonic transducers 111. That is, each ultrasonic transducer 111 has one corresponding signal processing unit 12. Each signal processing unit 12 can operate synchronously and / or independently. In FIG. 1, only one signal processing unit is shown, and the others are omitted.

超音波パルス送受信タイミング設定手段121は、配列形探触子11に設けられる各超音波振動子111を励振するタイミングを設定できるとともに、各超音波振動子111による超音波エコーの受信タイミングを設定できる。超音波パルス発生手段122は超音波パルス送受信タイミング設定手段121が設定するタイミングで超音波パルスを生成する。そして、配列形探触子11に設けられる各超音波振動子111を、それぞれ独立して励振することができる。励振された超音波振動子111は、外部(すなわち被測定材3または補正用の被測定材2)に向けて超音波を送信する。   The ultrasonic pulse transmission / reception timing setting means 121 can set the timing for exciting each ultrasonic transducer 111 provided in the arrayed probe 11 and can set the reception timing of the ultrasonic echo by each ultrasonic transducer 111. . The ultrasonic pulse generator 122 generates an ultrasonic pulse at the timing set by the ultrasonic pulse transmission / reception timing setting unit 121. And each ultrasonic transducer | vibrator 111 provided in the array-type probe 11 can be excited independently, respectively. The excited ultrasonic transducer 111 transmits ultrasonic waves to the outside (that is, the measurement target material 3 or the correction target measurement material 2).

また、配列形探触子11に設けられる各超音波振動子111は、超音波パルス送受信タイミング設定手段121が設定したタイミングで超音波エコーを受信することができる。超音波エコー受信手段123は、各超音波振動子111が受信した超音波エコーを増幅することができる。A/D変換手段124は、各超音波振動子111が受信し各超音波エコー受信手段123が増幅した超音波エコーの値を、アナログ値からディジタル値に変換することができる。波形記憶手段125は、A/D変換手段124がディジタル値に変換した超音波エコーの値を記憶することができる。   Further, each ultrasonic transducer 111 provided in the array probe 11 can receive an ultrasonic echo at the timing set by the ultrasonic pulse transmission / reception timing setting means 121. The ultrasonic echo receiving means 123 can amplify the ultrasonic echo received by each ultrasonic transducer 111. The A / D conversion means 124 can convert the value of the ultrasonic echo received by each ultrasonic transducer 111 and amplified by each ultrasonic echo reception means 123 from an analog value to a digital value. The waveform storage unit 125 can store the value of the ultrasonic echo converted into a digital value by the A / D conversion unit 124.

そして各信号処理部12は、上記動作を同時に行うことができる。また、各信号処理部12は、少なくとも超音波ビームを送信してから被測定材3の底面に反射した超音波エコーを受信するまでの間、所定の短いサイクルで前記動作を繰り返すことができる。各信号処理部12の波形記憶手段125には、少なくとも表面エコーの受信から底面エコーの受信までの間の超音波エコーを経時的に蓄積して記憶できる。   And each signal processing part 12 can perform the said operation | movement simultaneously. Each signal processing unit 12 can repeat the above operation in a predetermined short cycle from at least the transmission of the ultrasonic beam to the reception of the ultrasonic echo reflected on the bottom surface of the material 3 to be measured. The waveform storage means 125 of each signal processing unit 12 can accumulate and store at least ultrasonic echoes from the reception of the surface echo to the reception of the bottom echo over time.

各信号処理部12の波形記憶手段125に記憶された超音波エコーは、任意焦点波形合成部13に送られる。任意焦点波形合成部13は、波形記憶手段125に記憶された超音波エコーに基づいて、測定対象領域(すなわち被測定材3の断面内)の任意の位置における超音波の位相合成を行うことができる。すなわち、被測定材3の断面内の任意の位置に焦点を合わせた超音波ビームとそのエコー高さを算出することができる。   The ultrasonic echoes stored in the waveform storage means 125 of each signal processing unit 12 are sent to the arbitrary focus waveform synthesis unit 13. The arbitrary focal waveform synthesis unit 13 may perform ultrasonic phase synthesis at an arbitrary position in the measurement target region (that is, in the cross section of the measurement target material 3) based on the ultrasonic echo stored in the waveform storage unit 125. it can. That is, it is possible to calculate an ultrasonic beam focused on an arbitrary position in the cross section of the material to be measured 3 and its echo height.

判定部14は、信号補正手段141と、判定手段142と、出力手段143とを備える。信号補正手段141は、後述する補正係数演算手段152により算出された補正係数を用いて、任意焦点波形合成部13が算出したエコー高さを補正する。この詳細は後述する。判定手段142は、補正されたエコー高さに、所定の閾値を越える高さがあるか否かを判定する。出力手段143は、判定手段142の判定結果を出力する。   The determination unit 14 includes a signal correction unit 141, a determination unit 142, and an output unit 143. The signal correction unit 141 corrects the echo height calculated by the arbitrary focal waveform synthesis unit 13 using the correction coefficient calculated by the correction coefficient calculation unit 152 described later. Details of this will be described later. The determination unit 142 determines whether the corrected echo height has a height that exceeds a predetermined threshold value. The output unit 143 outputs the determination result of the determination unit 142.

補正係数演算部15は、合成波形記憶手段151と、補正係数演算手段152と、補正係数記憶手段153とを有する。合成波形記憶手段151は、任意焦点合成部において算出されたエコー高さを記憶できる。補正係数演算手段152は、合成波形記憶手段151の内容を読み出して、補正係数を算出できる。補正係数記憶手段153は、補正係数演算手段152が算出した補正係数を蓄積的に記憶できる。   The correction coefficient calculation unit 15 includes a combined waveform storage unit 151, a correction coefficient calculation unit 152, and a correction coefficient storage unit 153. The combined waveform storage unit 151 can store the echo height calculated in the arbitrary focus combining unit. The correction coefficient calculation unit 152 can read the contents of the combined waveform storage unit 151 and calculate the correction coefficient. The correction coefficient storage unit 153 can store the correction coefficient calculated by the correction coefficient calculation unit 152 in an accumulative manner.

本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aの感度補正方法において実行される処理は、次のとおりである。   The processing executed in the sensitivity correction method of the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment of the present invention is as follows.

まず、その概要について説明する。   First, the outline will be described.

本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aの感度補正方法には、配列形探触子11に設けられる複数の超音波振動子111を、所定の数のグループに分け、グループごとに補正係数を算出する処理が含まれる(なお、超音波の送信はすべてのグループが一斉に行う)。算出された補正係数は、実際の被測定物3に対する測定(たとえば出荷前の製品に対する測定)において、任意焦点波形合成部13が算出したエコー高さの値に乗じる係数である。任意焦点波形合成部13が算出したエコー高さの値に補正係数を乗じることにより、エコー高さの値が補正され、超音波振動子111のグループ間で測定感度が等しくなる。   In the sensitivity correction method of the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment of the present invention, a plurality of ultrasonic transducers 111 provided in the array probe 11 are divided into a predetermined number of groups, and each group is divided into groups. A process of calculating a correction coefficient is included (transmission of ultrasonic waves is performed simultaneously by all groups). The calculated correction coefficient is a coefficient to be multiplied by the echo height value calculated by the arbitrary focal waveform synthesizer 13 in the measurement of the actual device under test 3 (for example, measurement of the product before shipment). By multiplying the value of the echo height calculated by the arbitrary focal waveform synthesizer 13 by the correction coefficient, the value of the echo height is corrected, and the measurement sensitivity becomes equal among the groups of the ultrasonic transducers 111.

補正係数の算出は、測定対象物として、補正用の被測定材2を用いて算出したエコー高さに基づいて行われる。補正用の被測定材2は、実際に測定を行う被測定材3(たとえば出荷前の製品など)と、略同一の断面形状および寸法を有する部材である。そしてその断面内の所定の既知の位置に、所定の形状および寸法(いずれも既知)の人工きず21が形成される。   The calculation of the correction coefficient is performed based on the echo height calculated using the measurement target material 2 for correction as the measurement object. The material to be measured 2 for correction is a member having substantially the same cross-sectional shape and dimensions as the material to be measured 3 (for example, a product before shipment) for actual measurement. An artificial flaw 21 having a predetermined shape and size (both known) is formed at a predetermined known position in the cross section.

超音波振動子111のグループごとに人工きず21のエコー高さを算出する際に、超音波振動子111のグループと人工きず21との相対的な位置関係を等しくすると、得られるエコーは超音波振動子111のグループ間で差が生じないはずである。しかしながら実際には、得られる人工きず21のエコー高さが、超音波振動子111のグループごとに相違する(換言すると、超音波振動子111のグループ間で差が生じる)ことがある。そこで、本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aは、感度を補正するために、各グループについて得られた人工きずのエコー高さに基づいて補正係数を算出し記憶する。   When calculating the echo height of the artificial flaw 21 for each group of the ultrasonic transducers 111, if the relative positional relationship between the group of the ultrasonic transducers 111 and the artificial flaw 21 is made equal, the obtained echo is an ultrasonic wave. There should be no difference between groups of transducers 111. However, actually, the echo height of the obtained artificial flaw 21 may be different for each group of the ultrasonic transducers 111 (in other words, a difference occurs between the groups of the ultrasonic transducers 111). Therefore, the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment of the present invention calculates and stores a correction coefficient based on the echo height of the artificial flaw obtained for each group in order to correct the sensitivity.

そして実際の測定(出荷する製品などに対する探傷)において、得られたエコー高さに、前記のようにして得られた補正係数を乗ずる。この補正係数を乗じたエコー高さに基づいて、被測定材3の内部状態を測定する。このようにすれば、各グループの補正後の受信感度は互いにほぼ等しくなるから、第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aの測定の精度が向上する。   Then, in actual measurement (flaw detection for a product to be shipped), the obtained echo height is multiplied by the correction coefficient obtained as described above. Based on the echo height multiplied by this correction coefficient, the internal state of the material to be measured 3 is measured. In this way, the reception sensitivities after correction of each group are substantially equal to each other, so that the measurement accuracy of the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment is improved.

次に、図2および図3を参照して、本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aの感度補正方法、すなわち、補正係数を算出して記憶する際の超音波探傷装置1aの動作について、詳細に説明する。図2は、本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aの感度補正方法を示したフローチャートである。また、図3は、この感度補正方法の実施時における、配列形探触子11に設けられる超音波振動子111の各グループ112と、これら各グループ112にて合成される超音波ビームUと、補正用の被測定材2に形成される人工きず21との関係を、模式的に示した断面図である。   Next, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the sensitivity correction method of the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment of the present invention, that is, the ultrasonic flaw detector 1a when calculating and storing the correction coefficient. The operation will be described in detail. FIG. 2 is a flowchart showing a sensitivity correction method of the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 shows each group 112 of the ultrasonic transducers 111 provided in the array-type probe 11 and the ultrasonic beam U synthesized in each group 112 when the sensitivity correction method is performed. It is sectional drawing which showed typically the relationship with the artificial flaw 21 formed in the to-be-measured material 2 for correction | amendment.

ステップS1においては、配列形探触子11に設けられる複数の超音波振動子111が、所定の数のグループ112にグループ分けされる。このグループ分けは、配列形探触子11に直列的に配列される超音波振動子111のうち、連続する同数ずつの超音波振動子111が一つのグループ112として設定される。   In step S <b> 1, a plurality of ultrasonic transducers 111 provided in the array probe 11 are grouped into a predetermined number of groups 112. In this grouping, the same number of consecutive ultrasonic transducers 111 among the ultrasonic transducers 111 arranged in series on the array-type probe 11 are set as one group 112.

たとえば、配列形探触子11に直列的に配列される複数の超音波振動子111のうち、配列形探触子11の一端から1〜10番目の超音波振動子111を第一のグループ、11〜20番目の超音波振動子111を第二のグループ、21〜30番目の超音波振動子111を第三のグループ、31〜40番目の超音波振動子111を第四のグループ、・・・、などというようにグループ分けされる。   For example, among the plurality of ultrasonic transducers 111 arranged in series on the array-type probe 11, the first to tenth ultrasonic transducers 111 from one end of the array-type probe 11 are connected to the first group, The 11th to 20th ultrasonic transducers 111 are the second group, the 21st to 30th ultrasonic transducers 111 are the third group, the 31st to 40th ultrasonic transducers 111 are the fourth group,...・ Grouped as such.

なお、超音波振動子111のグループ分けは、ある特定の一つの超音波振動子111が、ある特定の一つのグループ112に属するような方法に限定されるものではない。すなわち、ある一つの超音波振動子111が、複数のグループ112に属するようなグループ分けの方法であっても良い。   The grouping of the ultrasonic transducers 111 is not limited to a method in which one specific ultrasonic transducer 111 belongs to one specific group 112. That is, a grouping method in which one ultrasonic transducer 111 belongs to a plurality of groups 112 may be used.

具体的にはたとえば、配列形探触子11に設けられる複数の超音波振動子111のうち、配列形探触子11の一端から1〜10番目の超音波振動子111を第一のグループ、6〜15番目の超音波振動子111を第二のグループ、11〜20番目の超音波振動子111を第三のグループ、16〜25番目を第四のグループ、・・・、などというようなグループ分けの方法を用いても良い。   Specifically, for example, among the plurality of ultrasonic transducers 111 provided in the array-type probe 11, the first to tenth ultrasonic transducers 111 from one end of the array-type probe 11 are connected to the first group, The 6th to 15th ultrasonic transducers 111 are the second group, the 11th to 20th ultrasonic transducers 111 are the third group, the 16th to 25th are the fourth group, and so on. A grouping method may be used.

なお、各グループ112に属する超音波振動子111の数は、互いに等しく設定されることが好ましい。ただし、具体的に一つのグループ112に属する超音波振動子111の数は限定されるものではない。同様に、グループ112の数も限定されるものではない(図3は、四組の超音波振動子111のグループを備える構成を示すが、この構成に限定されるものではない)。配列形探触子11に設けられる超音波振動子111の数などに応じて、適宜設定すればよい。   The number of ultrasonic transducers 111 belonging to each group 112 is preferably set equal to each other. However, the number of ultrasonic transducers 111 belonging to one group 112 is not specifically limited. Similarly, the number of groups 112 is not limited (FIG. 3 shows a configuration including four groups of ultrasonic transducers 111, but is not limited to this configuration). What is necessary is just to set suitably according to the number etc. of the ultrasonic transducer | vibrator 111 provided in the array type probe 11. FIG.

ステップS2においては、本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aの感度補正方法で用いられる補正用の被測定材2が、本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aにセッティングされる。前記のとおり補正用の被測定材2は、実際に測定を行う被測定材3(たとえば出荷前の製品)と略同じ断面の形状および寸法を有する。そしてその断面内の所定の位置には、所定の形状および所定の寸法の人工きず21が形成される。この人工きず21としては、所定の径の丸穴などが適用できる。   In step S2, the correction target material 2 used in the sensitivity correction method of the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment of the present invention is used as the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment of the present invention. It is set. As described above, the material to be measured 2 for correction has substantially the same cross-sectional shape and dimensions as the material 3 to be measured (for example, a product before shipment) that is actually measured. An artificial flaw 21 having a predetermined shape and a predetermined size is formed at a predetermined position in the cross section. As this artificial flaw 21, a round hole having a predetermined diameter can be applied.

なお、人工きず21の位置は、補正用の被測定材2の超音波ビームが送信される面からの深さと、配列形探触子11の超音波振動子111の配列方向(すなわち、超音波振動子111のグループ112の配列方向)とにより特定される。補正用の被測定材2が断面略円形である場合には、人工きず21の位置は、その表面からの深さ(または中心からの距離)と、円周方向位置とにより特定される。   The position of the artificial flaw 21 is determined based on the depth from the surface of the correction target material 2 to which the ultrasonic beam is transmitted and the arrangement direction of the ultrasonic transducers 111 of the array-type probe 11 (that is, ultrasonic waves). And the direction in which the groups 112 of the vibrators 111 are arranged). When the correction target material 2 has a substantially circular cross section, the position of the artificial flaw 21 is specified by the depth from the surface (or the distance from the center) and the circumferential position.

本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aが円弧状または環状に形成される配列形探触子11を有し、円柱状の測定材3を測定するものであれば、補正用の被測定材2は、その断面中心が配列形探触子11の曲率の中心に略一致するようにセッティングされる。また、直線状に形成される配列形探触子11を有し、角柱状の被測定材3を測定するものであれば、補正用の被測定材2は、その配列形探触子11に対向する面が、前記配列形探触子11に略平行になるようにセッティングされる。   If the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment of the present invention has the array-type probe 11 formed in an arc shape or an annular shape and measures the cylindrical measuring material 3, the correction flaw is used. The material to be measured 2 is set so that the cross-sectional center thereof substantially coincides with the center of curvature of the array probe 11. In addition, if the array-type probe 11 formed in a straight line is used to measure the prism-shaped material 3 to be measured, the correction target material 2 is connected to the array-type probe 11. The opposing surfaces are set so as to be substantially parallel to the array-type probe 11.

ステップS3においては、補正用の被測定材2の位置合わせが実行される。すなわち、このステップS3において補正係数を算出する超音波振動子111の特定の一つのグループ112と、補正用の被測定材2に形成される人工きず21とが、所定の位置関係となるように、補正用の被測定材2が移動および/または回転させられる。   In step S3, alignment of the correction target material 2 is performed. That is, the specific one group 112 of the ultrasonic transducer 111 for which the correction coefficient is calculated in step S3 and the artificial flaw 21 formed on the correction target material 2 are in a predetermined positional relationship. The measurement target material 2 for correction is moved and / or rotated.

たとえば、補正係数を算出する超音波振動子111の特定のグループ112にて合成される超音波ビームのうち、所定の位置に焦点が位置する超音波ビームU、ここでは、補正用の被測定材2の底面(超音波ビームが送信される側の面とは反対側の面)に焦点が位置する超音波ビームUの中心軸上に、補正用の被測定材2に形成される人工きず21が位置するように位置合わせが実行される(図3参照)。   For example, among the ultrasonic beams synthesized by the specific group 112 of the ultrasonic transducer 111 for calculating the correction coefficient, the ultrasonic beam U whose focal point is located at a predetermined position, here, the measurement target material for correction Artificial flaw 21 formed on the correction target material 2 on the central axis of the ultrasonic beam U whose focal point is located on the bottom surface of 2 (the surface opposite to the surface on which the ultrasonic beam is transmitted). Alignment is performed so that is positioned (see FIG. 3).

具体的には次のとおりである。人工きず21のエコー高さは、人工きず21が補正係数を算出する超音波振動子111の特定のグループ112が発する超音波ビームUの中心軸上に位置するときに最も高くなり、その位置から外れるにしたがって小さくなると考えられる。   Specifically, it is as follows. The echo height of the artificial flaw 21 is the highest when the artificial flaw 21 is located on the central axis of the ultrasonic beam U emitted from the specific group 112 of the ultrasonic transducer 111 for which the correction coefficient is calculated. It is thought that it gets smaller as it goes off.

そこで、補正用の被測定材2が本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aにおおまかな位置決めでセッティングされた後(またはおおまかな位置決めをしなくともよい)、位置合わせ手段17が、補正用の被測定材2を移動および/または回転させる。そして、このステップS3において補正係数を算出する超音波振動子111の特定の一つのグループ112が受信する人工きず21のエコー高さが最も高くなる位置を見出す。   Therefore, after the correction target material 2 is set in the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment of the present invention by rough positioning (or even if rough positioning is not required), the alignment means 17 is provided. Then, the measurement target material 2 for correction is moved and / or rotated. In step S3, the position where the echo height of the artificial flaw 21 received by one specific group 112 of the ultrasonic transducer 111 for which the correction coefficient is calculated is highest is found.

具体的には、補正用の被測定材2の移動および/または回転と、人工きず21のエコー高さの測定とを交互に繰り返すことによって、人工きず21のエコー高さが最も高くなる位置を見出す。人工きず21のエコー高さが最も高い位置において、補正用の被測定材2に形成される人工きず21が、補正係数を算出する超音波振動子111の特定のグループ112にて合成される超音波ビームUの中心軸上に位置するはずである。   Specifically, the position at which the echo height of the artificial flaw 21 is highest is obtained by alternately repeating the movement and / or rotation of the correction target material 2 and the measurement of the echo height of the artificial flaw 21. Find out. At the position where the echo height of the artificial flaw 21 is the highest, the artificial flaw 21 formed on the correction target material 2 is synthesized by a specific group 112 of the ultrasonic transducer 111 for calculating the correction coefficient. It should be located on the central axis of the acoustic beam U.

なお、補正用の被測定材3を「回転」と記したが、実際には、一方向の回転ではなく、正逆双方向の回転を交互に繰り返すことによって、補正用の被測定材2の位置決めがなされる。また、「移動」についても同様であり、一方向の移動ではなく、双方向の移動を繰り返すことによって、補正用の被測定材2の位置決めがなされる。   Although the correction target material 3 is described as “rotation”, actually, the correction of the correction target material 2 is not performed by alternately rotating in both forward and reverse directions instead of rotating in one direction. Positioning is done. The same applies to “movement”, and the measurement target material 2 for correction is positioned by repeating bidirectional movement instead of movement in one direction.

本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aの配列形探触子11が円弧状または環状に形成され、補正用の被測定材2の断面形状が略円形である場合には、補正用の被測定材2の位置合わせは、その断面中心を回転中心として回転させて、前記位置関係を充足するようにすればよい(図3参照。補正用の被測定材2を矢印の向きに回転させればよい)。   When the array-type probe 11 of the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment of the present invention is formed in an arc shape or an annular shape, and the cross-sectional shape of the correction target material 2 is substantially circular, correction is performed. The alignment of the measurement target material 2 may be performed by rotating the center of the cross section about the center of rotation to satisfy the positional relationship (see FIG. 3). Rotate it).

ステップ4からステップ7にかけては、超音波振動子111のグループ112ごとに、ダイナミックフォーカス方式による測定が実行される。   From step 4 to step 7, measurement by the dynamic focus method is executed for each group 112 of the ultrasonic transducer 111.

具体的には、ステップ4において、すべてのグループ112に属する超音波振動子111が超音波ビームを発し、そのエコーを受信する。次いでステップ5において、超音波振動子111が受信したエコーを超音波エコー受信手段123が増幅し、増幅されたエコーをA/D変換手段124がディジタル値に変換し、変換された値を波形記憶手段125が記憶する。   Specifically, in step 4, the ultrasonic transducers 111 belonging to all the groups 112 emit an ultrasonic beam and receive the echo. Next, in step 5, the echo received by the ultrasonic transducer 111 is amplified by the ultrasonic echo receiving means 123, the amplified echo is converted into a digital value by the A / D conversion means 124, and the converted value is stored in the waveform. Means 125 stores.

ステップ6において、任意焦点波形合成部13が、信号処理部12の波形記憶手段に記憶されるエコーの値を読み出す。そして補正係数を算出するグループ112の超音波振動子111について、補正用の被測定材2の底面(超音波振動子111に対向する面とは反対側の面)に焦点があるような波形データ(図3の超音波ビームUの形状を参照)を算出し、このような波形による超音波エコーを算出する。ステップ7において、補正係数演算部15の合成波形記憶手段151は、任意焦点波形合成部13が算出したエコーを記憶する。   In step 6, the arbitrary focus waveform synthesis unit 13 reads the echo value stored in the waveform storage means of the signal processing unit 12. For the ultrasonic transducers 111 in the group 112 for calculating the correction coefficient, waveform data such that the bottom surface of the correction target measurement material 2 (the surface opposite to the surface facing the ultrasonic transducer 111) is in focus. (Refer to the shape of the ultrasonic beam U in FIG. 3), and an ultrasonic echo having such a waveform is calculated. In step 7, the combined waveform storage unit 151 of the correction coefficient calculation unit 15 stores the echo calculated by the arbitrary focus waveform combining unit 13.

以上のステップ3からステップ7にかけての動作が、他のすべての超音波振動子111のグループ112についても実行される(ステップ8)。すなわち、すべてのグループ112による超音波ビームの送信と、補正用の被測定材2の位置合わせと、特定グループ112ごとに所定の位置に焦点が位置する超音波ビームとそのエコーを算出するステップとを繰り返す。   The above operations from Step 3 to Step 7 are executed for all other groups 112 of the ultrasonic transducers 111 (Step 8). That is, transmission of ultrasonic beams by all groups 112, alignment of the measurement target material 2 for correction, and calculation of ultrasonic beams whose focal points are located at predetermined positions and their echoes for each specific group 112; repeat.

そして、グループ112ごとに任意焦点波形合成部13で算出されたエコーは、補正係数演算部15の合成波形記憶手段151に蓄積的に記憶される。したがって、超音波振動子111のすべてのグループ112について、ステップ3からステップ7にかけての動作が完了すると、補正係数演算部15の合成波形記憶手段151には、超音波振動子111のすべてのグループ112について、互いに同じ相対位置関係にある人工きず21のエコーが記憶されることになる。   The echoes calculated by the arbitrary focus waveform synthesis unit 13 for each group 112 are stored in the synthesized waveform storage unit 151 of the correction coefficient calculation unit 15 in an accumulative manner. Therefore, when the operation from step 3 to step 7 is completed for all the groups 112 of the ultrasonic transducer 111, all the groups 112 of the ultrasonic transducer 111 are stored in the combined waveform storage unit 151 of the correction coefficient calculation unit 15. Therefore, the echoes of the artificial flaws 21 having the same relative positional relationship with each other are stored.

なお、各グループ112の人工きずの位置合わせ(ステップ3)は、配列形探触子11の形状、および補正用の被測定材2の断面形状に応じて異なりうる。   Note that the alignment (step 3) of the artificial flaws of each group 112 may differ depending on the shape of the array probe 11 and the cross-sectional shape of the correction target material 2 to be measured.

たとえば、図3に示すように、配列形探触子11が円弧状または環状であり、補正用の被測定材2の断面形状が略円形である場合には、補正用の被測定材2を、その断面の中心を回転中心として、所定の角度だけ回転させることにより行うことができる(図中の矢印は、回転方向を示す)。一方、配列形探触子11が直線状に形成され、補正用の被測定材2の断面形状が略四辺形である場合には、補正用の被測定材2または/および配列形探触子11を、超音波振動子111のグループ112の配列方向に、所定の距離だけ相対的に移動させることにより行うことができる。   For example, as shown in FIG. 3, when the array-type probe 11 has an arc shape or an annular shape and the cross-sectional shape of the correction target material 2 is substantially circular, the correction target material 2 is The rotation can be performed by a predetermined angle with the center of the cross section as the center of rotation (the arrow in the figure indicates the direction of rotation). On the other hand, when the array-type probe 11 is formed in a straight line and the cross-sectional shape of the correction target material 2 is a substantially quadrilateral, the correction target material 2 and / or the array-type probe. 11 can be performed by relatively moving a predetermined distance in the arrangement direction of the group 112 of the ultrasonic transducers 111.

このほか、人工きず21が形成される位置が互いに異なる複数の補正用の被測定材2を用意し、超音波振動子111のグループ112ごとに交換して人工きず21のエコーを記憶する方法であっても良い。すなわち、人工きず21の形状、寸法および表面からの深さ位置が同じで、配列形探触子11に設けられる超音波振動子111の配列方向の位置が互いに異なる複数の補正用の被測定材2を用意しておく。   In addition to this, there is a method in which a plurality of correction materials 2 to be corrected at different positions where the artificial flaws 21 are formed are prepared and exchanged for each group 112 of the ultrasonic transducer 111 to store the echoes of the artificial flaws 21. There may be. That is, a plurality of materials to be measured for correction having the same shape, size, and depth position from the surface of the artificial flaw 21 and different positions in the array direction of the ultrasonic transducers 111 provided in the array probe 11 are used. 2 is prepared.

そして、超音波ビームを送信してエコーを記憶する際に、グループ112ごとに所定の補正用の被測定材2に交換する。このような方法においては、超音波振動子111のグループ112ごとに、ステップS2からステップS7の動作を行うことになる。すなわち図2中において、ステップS8で『No』であった場合には、実線ではなく破線のルートをたどりステップS2に戻る。   And when transmitting an ultrasonic beam and memorize | storing an echo, it replaces | exchanges for the to-be-measured material 2 for a predetermined correction | amendment for every group 112. FIG. In such a method, the operation from step S2 to step S7 is performed for each group 112 of the ultrasonic transducer 111. That is, in FIG. 2, if “No” in step S8, the route of the broken line is followed instead of the solid line, and the process returns to step S2.

なお、配列形探触子11の形状が円弧状、環状または直線状以外で、補正用の被測定材2の断面形状が略円形または略四辺形以外の場合にも、前記方法が適用できる。すなわち、エコーを記憶する超音波振動子111のグループ112ごとに、異なる補正用の被測定材2を用意しておく。そして超音波振動子111のある特定のグループ112について、ステップ2からステップ7の動作を行う際に、ステップ2において所定の補正用の被測定材2に交換する、という方法が適用できる。   Note that the above method can also be applied when the shape of the array-type probe 11 is other than an arc shape, an annular shape or a linear shape, and the cross-sectional shape of the correction target material 2 is other than a substantially circular shape or a substantially quadrilateral shape. That is, a different measurement target material 2 for correction is prepared for each group 112 of ultrasonic transducers 111 that stores echoes. Then, for the specific group 112 of the ultrasonic transducer 111, when performing the operations from step 2 to step 7, a method of replacing the measured material 2 for a predetermined correction in step 2 can be applied.

次いで、人工きず21の深さが異なる補正用の被測定材2を用い、異なる深さの人工きず21を有する補正用の被測定材2についても、超音波振動子111のグループ112ごとにエコーを算出する。そして算出したエコーは、補正係数演算部15の合成波形記憶手段151に蓄積的に記憶される。すなわち、異なる深さ位置に人工きず21が形成される補正用の被測定材2についても、超音波振動子111のグループ112ごとにステップ2またはステップ3からステップ7の動作を実行する。   Next, the correction target material 2 having different depths of the artificial flaws 21 is used, and the correction target material 2 having the artificial flaws 21 having different depths is echoed for each group 112 of the ultrasonic transducer 111. Is calculated. The calculated echo is stored accumulatively in the combined waveform storage means 151 of the correction coefficient calculator 15. That is, the operation from step 2 or step 3 to step 7 is executed for each group 112 of the ultrasonic transducer 111 for the correction target material 2 in which the artificial flaw 21 is formed at different depth positions.

なお、人工きず21の表面からの深さの種類および数は限定されるものではない。ただし、多くの深さの種類についてエコーを算出することにより、精度の高い補正係数を算出することができるようになる。   The type and number of depths from the surface of the artificial flaw 21 are not limited. However, it is possible to calculate a highly accurate correction coefficient by calculating echoes for many types of depths.

深さが異なる人工きず21のエコーを算出するに際しては、人工きず21の表面からの深さが互いに異なる複数の補正用の被測定材2を用意しておき、適宜交換してエコーを算出する方法が適用できる。ただし、次のような方法を用いることにより、補正用の被測定材2の種類を増やすことなく、人工きず21の深さの種類を増やすことができる。   When calculating the echoes of the artificial flaws 21 having different depths, a plurality of correction target materials 2 having different depths from the surface of the artificial flaws 21 are prepared, and the echoes are calculated by appropriately replacing them. The method is applicable. However, by using the following method, the types of depth of the artificial flaw 21 can be increased without increasing the types of the measurement target material 2 for correction.

配列形探触子11が略円弧状または略環状に形成され、補正用の被測定材2の断面形状が略円形の場合には、補正用の被測定材2を180°回転させることによって、人工きず21の深さ位置を変更することができる。たとえば、補正用の被測定材2の半径がRであり、人工きず21の中心からの距離がrであるとすると、補正用の被測定材2を180°回転させることによって、表面から(R−r)の深さにある人工きず21と、表面から(R+r)の深さにある人工きず21について、エコーを算出することができる。   When the array-type probe 11 is formed in a substantially arc shape or a substantially annular shape and the cross-sectional shape of the correction target material 2 is substantially circular, the correction target material 2 is rotated by 180 °. The depth position of the artificial flaw 21 can be changed. For example, if the correction target material 2 has a radius R and the distance from the center of the artificial flaw 21 is r, the correction target material 2 is rotated 180 degrees from the surface (R Echoes can be calculated for the artificial flaw 21 at a depth of -r) and the artificial flaw 21 at a depth of (R + r) from the surface.

一方、配列形探触子11が略直線状に形成され、補正用の被測定材2の断面形状が略四辺形の場合には、まず一方表面に超音波ビームを送信して人工きず21のエコーを算出する。そしてその後、補正用の被測定材2の表裏を入れ替えて他方表面に超音波ビームを送受信して同じ人工きず21のエコーを算出する。たとえば補正用の被測定材2の厚さ寸法がHであり、人工きず21の一方表面からの深さ寸法がhである場合には、当該一個の補正用の被測定材2を用いることによって、表面からhの深さにある人工きず21と、表面から(H−h)の深さにある同じ人工きずのエコーを算出することができる。   On the other hand, when the array-type probe 11 is formed in a substantially linear shape and the cross-sectional shape of the correction target measurement material 2 is a substantially quadrangular shape, an ultrasonic beam is first transmitted to one surface of the artificial flaw 21. Calculate the echo. Thereafter, the front and back of the correction target material 2 are exchanged and an ultrasonic beam is transmitted / received to the other surface to calculate the echo of the same artificial flaw 21. For example, when the thickness dimension of the correction target material 2 is H and the depth dimension from one surface of the artificial flaw 21 is h, the single correction target material 2 is used. The echoes of the artificial flaw 21 at the depth h from the surface and the same artificial flaw at the depth (Hh) from the surface can be calculated.

そして、超音波振動子111のすべてのグループ112について、あらかじめ定めておいたすべての深さの人工きず21のエコーを算出し記憶する(ステップS9)。なお、人工きず21の深さを変更するに際し、補正用の被測定材2を変更(交換)する必要がある場合には、破線に示した経路をとおり、ステップS2に戻る。これにより、補正係数演算部15の合成波形記憶手段151には、すべてのグループ112について、各深さに存在する人工きず21のエコーが蓄積的に記憶されることになる。   Then, the echoes of the artificial flaws 21 having all the predetermined depths are calculated and stored for all the groups 112 of the ultrasonic transducer 111 (step S9). Note that when the depth of the artificial flaw 21 is changed, if the correction target material 2 needs to be changed (replaced), the process returns to step S2 along the path indicated by the broken line. As a result, the echoes of the artificial flaws 21 existing at the respective depths for all the groups 112 are accumulated in the combined waveform storage unit 151 of the correction coefficient calculation unit 15.

次いでステップS10において、補正係数演算部15の補正係数演算手段152が超音波振動子111の各グループ112の補正係数を算出する。ステップS11において、補正係数演算部15の補正係数記憶手段153が、算出された補正係数を記憶する。この動作(補正係数の演算と記憶)を、超音波振動子111のすべてのグループ112について行う(ステップS12)。   Next, in step S <b> 10, the correction coefficient calculation means 152 of the correction coefficient calculation unit 15 calculates the correction coefficient for each group 112 of the ultrasonic transducer 111. In step S11, the correction coefficient storage unit 153 of the correction coefficient calculation unit 15 stores the calculated correction coefficient. This operation (calculation and storage of correction coefficient) is performed for all groups 112 of the ultrasonic transducer 111 (step S12).

補正係数の具体的な算出方法は、次のとおりである。   A specific method for calculating the correction coefficient is as follows.

まず、補正用の被測定材2の超音波ビームが送信される側の表面からの深さ、または超音波ビームを送信してからの時間と、算出された人工きず21のエコー高さとの関係を推定する。具体的にはたとえば、補正用の被測定材2の超音波ビームが送信される側の表面からの深さ、または超音波ビームを送信してからの時間を定義域(x軸)とし、算出された人工きず21のエコー高さを値域(y軸)とするグラフを作成する。   First, the relationship between the depth from the surface of the material to be measured 2 for correction to which the ultrasonic beam is transmitted, or the time after transmitting the ultrasonic beam, and the calculated echo height of the artificial flaw 21 Is estimated. Specifically, for example, the depth from the surface of the material to be measured 2 for correction to which the ultrasonic beam is transmitted, or the time after transmitting the ultrasonic beam is defined as the domain (x-axis) and calculated. A graph is created with the echo height of the generated artificial flaw 21 as the range (y-axis).

そして作成されたグラフから、前記深さまたは時間とエコー高さとの関係を示すような直線または曲線、すなわち関数y=Fi(x)を推定する。ここで、xは補正用の被測定材2の超音波ビームが送信される側の表面からの深さ、または超音波ビームを送信してからの時間であり、yは人工きず21のエコー高さである。なお、各関数の添字iは、超音波振動子111のグループを示す(すなわち、第i番目のグループについての関数であることを示す)。 A straight line or curve indicating the relationship between the depth or time and the echo height, that is, the function y = F i (x) is estimated from the created graph. Here, x is the depth from the surface of the correction target material 2 on which the ultrasonic beam is transmitted, or the time since the ultrasonic beam is transmitted, and y is the echo height of the artificial flaw 21. That's it. Note that the suffix i of each function indicates a group of the ultrasonic transducer 111 (that is, indicates a function for the i-th group).

この関数の推定方法は、得られたグラフのプロットに応じて適当な方法を選択すれば良く、特定の方法に限定されるものではない。たとえば最小二乗法など公知の各種方法が適用できる。また、推定される関数の種類も限定されるものではない。本発明では、このようにして推定された関数Fi(x)を「補正関数」と称する。これらの補正関数Fi(x)は、超音波振動子111のグループ112ごとに異なりうる。 The method for estimating the function is not limited to a specific method as long as an appropriate method is selected according to the plot of the obtained graph. For example, various known methods such as a least square method can be applied. Further, the type of function to be estimated is not limited. In the present invention, the function F i (x) thus estimated is referred to as a “correction function”. These correction functions F i (x) may be different for each group 112 of the ultrasonic transducer 111.

次いで、この補正関数をFi(x)とした場合において、Gi(x)=a/Fi(x)という関数Gi(x)を定義する。係数aは、補正後のエコー高さを調整するための係数であり、その値は任意に設定される。ただし、通常は0を越え1未満の範囲に設定され、好ましくは0.7〜0.8の範囲に設定される。ここでは、この係数aを「感度係数」と称する。 Then, when the correction function has the F i (x), defining the function G i (x) of G i (x) = a / F i (x). The coefficient a is a coefficient for adjusting the echo height after correction, and its value is arbitrarily set. However, it is usually set in a range exceeding 0 and less than 1, and preferably in a range of 0.7 to 0.8. Here, this coefficient a is referred to as a “sensitivity coefficient”.

そして、実際の被測定材3の表面から底面までの深さについて、所定の数値間隔でGi(x)の値を算出し、補正係数記憶手段153に保存する。算出されたGi(x)の具体的な値が、当該グループ112に属する超音波素子の当該深さxの感度の補正係数である。 Then, the value of G i (x) is calculated at a predetermined numerical interval with respect to the actual depth from the surface to the bottom surface of the measured material 3 and stored in the correction coefficient storage means 153. A specific value of the calculated G i (x) is a correction coefficient for the sensitivity of the depth x of the ultrasonic elements belonging to the group 112.

このようにして算出された補正係数を、実際の測定において算出されたエコー高さに乗ずると、グループ112間の感度が略等しくなり、結果として高精度の探傷を行うことができるようになる。その理由は次のとおりである。   When the correction coefficient calculated in this way is multiplied by the echo height calculated in the actual measurement, the sensitivity between the groups 112 becomes substantially equal, and as a result, highly accurate flaw detection can be performed. The reason is as follows.

補正関数Fi(x)は、補正用の被測定材2の表面からの深さと所定の形状および寸法の人工きず21のエコー高さとの関係を表す関数である。したがって、補正用の被測定材2を用いて算出されたエコー高さに補正関数Fi(x)の値の逆数1/Fi(x)を乗ずると、超音波振動子111のグループ112および補正用の被測定材2の表面からの深さに関わりなく、その値はほぼ1となる。すなわち、エコー高さに1/Fi(x)を乗じることにより、グループ112間の感度の相違および表面からの深さの影響が除去される。 The correction function F i (x) is a function representing the relationship between the depth from the surface of the correction target material 2 and the echo height of the artificial flaw 21 having a predetermined shape and size. Therefore, when the echo height calculated using the correction target material 2 is multiplied by the inverse 1 / F i (x) of the value of the correction function F i (x), the group 112 of the ultrasonic transducers 111 and Regardless of the depth from the surface of the material to be measured 2 for correction, the value is almost 1. That is, by multiplying the echo height by 1 / F i (x), the sensitivity difference between the groups 112 and the influence of the depth from the surface are removed.

そしてさらに感度係数aを乗ずると、その値は超音波振動子111のグループ112および補正用の被測定材2の表面からの深さに関わりなく、人工きず21のエコー高さは、送信した超音波ビームのほぼ(a×100)%となる。   Further, when the sensitivity coefficient a is further multiplied, the value does not depend on the depth from the surface of the group 112 of the ultrasonic transducer 111 and the measurement target material 2 for correction, and the echo height of the artificial flaw 21 is the transmitted super This is approximately (a × 100)% of the sound beam.

補正用の被測定材2に形成される人工きず21の形状および寸法は既知であるから、実際の被測定材3を用いて算出されたエコー高さに補正係数を乗じた値に基づいて、被測定材3に存するきずの大きさを推定することができる。少なくとも、実際の被測定材3に存在するきずが、補正用の被測定材2に形成される人工きず21よりも大きいか小さいかを判別することができる。すなわち、補正係数を乗じたエコー高さの値が(a×100)%より高ければ、当該きずは補正用の被測定材2の人工きず21より大きく、低ければ小さい。   Since the shape and dimensions of the artificial flaw 21 formed on the correction target material 2 are already known, based on the value obtained by multiplying the echo height calculated using the actual target material 3 by the correction coefficient, It is possible to estimate the size of a flaw existing in the material 3 to be measured. At least, it is possible to determine whether a flaw present in the actual measurement target material 3 is larger or smaller than an artificial flaw 21 formed in the correction target measurement material 2. That is, if the value of the echo height multiplied by the correction coefficient is higher than (a × 100)%, the flaw is larger than the artificial flaw 21 of the correction target material 2 and smaller if it is lower.

このような方法によれば、きずの寸法形状が略等しければ、その位置(表面からの深さ)に関係なく、ほぼ一定のエコー高さを得ることができる。すなわち、感度を一定にできる。そしてすべてのグループ112についてこのような補正を行うと、グループ112間での感度差が無くなるかまたは小さくなり、測定対象範囲の全域について、精度の高い測定ができるようになる。   According to such a method, if the dimensions and shapes of the flaws are substantially equal, a substantially constant echo height can be obtained regardless of the position (depth from the surface). That is, the sensitivity can be made constant. When such correction is performed for all the groups 112, the sensitivity difference between the groups 112 is eliminated or reduced, and the entire measurement target range can be measured with high accuracy.

次に、本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aの探傷時の動作について説明する。被測定材3は柱状の部材であり、その軸線方向に移動させながら探傷が実行される。   Next, the operation at the time of flaw detection of the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment of the present invention will be described. The material to be measured 3 is a columnar member, and flaw detection is performed while moving in the axial direction.

図1を参照して説明する。まず、超音波パルス送受信タイミング設定手段121がパルス発信タイミング信号を生成し、超音波パルス発生手段122に送信する。超音波パルス発生手段122は、この信号を受け、配列形探触子11に設けられる超音波振動子111に同時にスパイクパルスを送る。これにより各超音波振動子111は同時に励振され、超音波が発せられる。各超音波振動子111から発せられる超音波の包絡線は、配列形探触子11における超音波振動子111の配列形状に略等しくなる。すなわち、超音波探触子11が円弧状または環状に形成される場合には、各超音波の包絡線は同心円状の円弧状または環状となる。配列形探触子11が略直線に形成される場合には、包絡線は略直線となり、超音波は疑似的な平面波となる。   A description will be given with reference to FIG. First, the ultrasonic pulse transmission / reception timing setting means 121 generates a pulse transmission timing signal and transmits it to the ultrasonic pulse generation means 122. The ultrasonic pulse generating means 122 receives this signal and sends a spike pulse simultaneously to the ultrasonic transducers 111 provided in the array probe 11. Thereby, each ultrasonic transducer | vibrator 111 is excited simultaneously and an ultrasonic wave is emitted. The envelope of the ultrasonic wave emitted from each ultrasonic transducer 111 is substantially equal to the array shape of the ultrasonic transducers 111 in the array probe 11. That is, when the ultrasonic probe 11 is formed in an arc shape or an annular shape, the envelope of each ultrasonic wave is a concentric circular arc shape or an annular shape. When the array probe 11 is formed in a substantially straight line, the envelope becomes a substantially straight line, and the ultrasonic wave becomes a pseudo plane wave.

発せられた超音波は、液体の層191を伝搬し、液体の層191と被測定材3との境界で一部が反射する。そして被測定材3の内部に伝搬した超音波は、被測定材3の内部に存在するきずなどの音響反射面に遭遇すると、一部がそこで反射する。さらに被測定材の反対側表面に達した超音波はそこで反射する。   The emitted ultrasonic wave propagates through the liquid layer 191 and is partially reflected at the boundary between the liquid layer 191 and the material 3 to be measured. Then, when the ultrasonic wave propagated inside the material to be measured 3 encounters an acoustic reflection surface such as a flaw existing inside the material to be measured 3, a part of the ultrasonic wave is reflected there. Furthermore, the ultrasonic waves that reach the opposite surface of the material to be measured are reflected there.

そして、各超音波振動子111は表面エコー、音響反射面におけるエコー、底面エコーを受信する。超音波エコー受信手段123は受信した超音波エコーを増幅し、A/D変換手段124は、増幅された超音波エコーをアナログ値からディジタル値に変換する。波形記憶手段125はディジタル値に変換された超音波エコーを、被測定材3の深さ方向位置と超音波振動子111の配列方向位置とともに記憶する。または、被測定材3の深さ方向と超音波振動子111の配列方向に応じた所定のアドレスに記憶する。   Each ultrasonic transducer 111 receives a surface echo, an echo on the acoustic reflection surface, and a bottom surface echo. The ultrasonic echo receiving unit 123 amplifies the received ultrasonic echo, and the A / D conversion unit 124 converts the amplified ultrasonic echo from an analog value to a digital value. The waveform storage unit 125 stores the ultrasonic echo converted into the digital value together with the position in the depth direction of the material 3 to be measured and the position in the arrangement direction of the ultrasonic transducer 111. Alternatively, it is stored in a predetermined address corresponding to the depth direction of the measurement target material 3 and the arrangement direction of the ultrasonic transducers 111.

任意焦点波形合成部13は、波形記憶手段125に記憶される超音波エコーを、被測定材3の深さ方向と超音波振動子111の配列方向について読み出しながら、ダイナミックフォーカス方式(ダイナミックフォーカス方式による走査方法の詳細は、前記特許文献3参照のこと)による走査が行われる。信号補正手段141は、ダイナミックフォーカス方式による走査結果の値に、前記のとおり算出した補正係数を乗ずる。これにより、被測定材3に存在するきずが同じ大きさのものであれば、配列形探触子11の超音波振動子111の配列方向によらず、略一定の感度で被測定材3の状態を測定できる。   The arbitrary focus waveform synthesizing unit 13 reads the ultrasonic echo stored in the waveform storage unit 125 in the depth direction of the material 3 to be measured and the arrangement direction of the ultrasonic transducer 111 while using the dynamic focus method (according to the dynamic focus method). For details of the scanning method, refer to Patent Document 3). The signal correction unit 141 multiplies the value of the scanning result by the dynamic focus method by the correction coefficient calculated as described above. As a result, if the flaws existing in the material to be measured 3 have the same size, the material to be measured 3 has a substantially constant sensitivity regardless of the arrangement direction of the ultrasonic transducers 111 of the array probe 11. The state can be measured.

判定手段142は、補正係数が乗じられた走査結果に基づいて、超音波エコーが欠陥であるか否かを判定する。すなわち、エコー高さが所定の値以上であれば、当該きずは欠陥であると判定する。出力手段143は、判定手段142による判定結果を出力する。   The determination unit 142 determines whether or not the ultrasonic echo is a defect based on the scanning result multiplied by the correction coefficient. That is, if the echo height is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that the flaw is a defect. The output unit 143 outputs the determination result by the determination unit 142.

次に、本発明の第二実施形態について説明する。本発明の第二実施形態は、断面が略円形の被測定材の測定に特に好適な構成を有する。図4は、本発明の第二実施形態にかかる超音波探傷装置1bの構成を模式的に示したブロック図である。なお、本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aと共通の構成については同一の符号を付して示し、説明は省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment of the present invention has a configuration that is particularly suitable for measuring a material to be measured having a substantially circular cross section. FIG. 4 is a block diagram schematically showing the configuration of the ultrasonic flaw detector 1b according to the second embodiment of the present invention. In addition, about the same structure as the ultrasonic flaw detector 1a concerning 1st embodiment of this invention, the same code | symbol is attached | subjected and shown, and description is abbreviate | omitted.

本発明の第二実施形態にかかる超音波探傷装置1bは、第一実施形態にかかる超音波探傷装置1aの構成に加えて、制御手段16と、補正用の被測定材2の位置合わせ手段とを有する。制御手段16は、補正用の被測定材2の位置合わせ手段17と、超音波パルス送受信タイミング設定手段121とを制御する。補正用の被測定材2の位置合わせ手段17は、制御手段16により制御される。このような構成によれば、補正係数の算出時において、第二実施形態にかかる超音波探傷装置1bにセッティングされた補正用の被測定材2の人工きず21の位置合わせを、自動的に行うことができる。   The ultrasonic flaw detector 1b according to the second embodiment of the present invention includes, in addition to the configuration of the ultrasonic flaw detector 1a according to the first embodiment, a control means 16 and an alignment means for the correction target material 2 to be measured. Have The control unit 16 controls the alignment unit 17 of the correction target material 2 and the ultrasonic pulse transmission / reception timing setting unit 121. The alignment means 17 of the correction target material 2 is controlled by the control means 16. According to such a configuration, when the correction coefficient is calculated, the position of the artificial flaw 21 of the correction target material 2 set in the ultrasonic flaw detector 1b according to the second embodiment is automatically performed. be able to.

図5は、補正用の被測定材2の位置合わせ手段17の構成第一の例を模式的に示した平面図である。図5(a),(b)は実際の被測定物3を測定している状態を示した超音波探傷装置1bの正面図と側面図、図5(c),(d)は、補正係数を算出している状態を示した超音波探傷装置1bの正面図と側面図である。図5に示すように、第一の例に係る位置合わせ手段17aは、シリンダ171と、このシリンダを往復動可能なピストン172と、ピストン172の先端近傍に設けられる回転ローラ173とを備える。   FIG. 5 is a plan view schematically showing a first example of the configuration of the positioning means 17 of the correction target material 2 to be measured. 5 (a) and 5 (b) are a front view and a side view of the ultrasonic flaw detector 1b showing a state in which the actual object 3 is being measured, and FIGS. 5 (c) and 5 (d) are correction coefficients. It is the front view and side view of the ultrasonic flaw detector 1b which showed the state which is calculating. As shown in FIG. 5, the alignment means 17 a according to the first example includes a cylinder 171, a piston 172 that can reciprocate the cylinder, and a rotating roller 173 provided near the tip of the piston 172.

シリンダ171は、油圧シリンダなど、公知の各種シリンダが適用できる。ピストン172は、シリンダ171内の流体によって、シリンダ171の軸線方向に往復動できる。シリンダ171およびピストン172は、それらの軸線が、被測定材3の軸線方向に略直角に交差するように設けられる。回転ローラ173は、内部または外部に設けられる回転動力源(図略)によって回転可能に構成される。この回転ローラ173の回転軸は、被測定材3の軸線方向に略平行に設定される。そして、複数の位置合わせ手段17aが、被測定材3を取り囲むように配設される。図5においては、三組の位置合わせ手段17aが設けられる構成を示す。これらシリンダ171、ピストン172、回転ローラ173は、制御手段16によって、その動作が制御される。   Various known cylinders such as a hydraulic cylinder can be applied to the cylinder 171. The piston 172 can reciprocate in the axial direction of the cylinder 171 by the fluid in the cylinder 171. The cylinder 171 and the piston 172 are provided such that their axes intersect with the direction of the axis of the material to be measured 3 at substantially right angles. The rotating roller 173 is configured to be rotatable by a rotational power source (not shown) provided inside or outside. The rotating shaft of the rotating roller 173 is set substantially parallel to the axial direction of the material 3 to be measured. A plurality of positioning means 17 a are arranged so as to surround the material to be measured 3. FIG. 5 shows a configuration in which three sets of alignment means 17a are provided. The operations of the cylinder 171, the piston 172, and the rotating roller 173 are controlled by the control means 16.

このような位置合わせ手段17aの動作は次のとおりである。   The operation of the positioning means 17a is as follows.

図5(a),(b)に示すように、第二実施形態にかかる超音波探傷装置1bが、実際の被測定材3(たとえば出荷前の製品)の探傷を行っている間は、回転ローラ173は被測定材3には接触していない状態に維持される。そして、被測定材3は、搬送ローラ192により搬送されながら測定がなされる。   As shown in FIGS. 5A and 5B, the ultrasonic flaw detector 1b according to the second embodiment rotates while the actual measurement target material 3 (for example, a product before shipment) is flaw-detected. The roller 173 is maintained in a state not in contact with the material 3 to be measured. The material to be measured 3 is measured while being conveyed by the conveying roller 192.

図5(c),(d)に示すように、感度補正を行う際には、まず補正用の被測定材2が第二実施形態にかかる超音波探傷装置1bにセッティングされる。そして制御手段16は、ピストン172を前進させて、回転ローラ173を補正用の被測定材2に当接させる。これにより補正用の被測定材2は、各回転ローラによって保持される状態となる。そして制御手段16は、人工きず21の位置合わせ(図2のステップS3参照)において、回転ローラを回転させ、人工きず21の位置合わせを自動的に行う。   As shown in FIGS. 5C and 5D, when performing sensitivity correction, first, the correction target material 2 is set in the ultrasonic flaw detector 1b according to the second embodiment. Then, the control means 16 advances the piston 172 to bring the rotating roller 173 into contact with the measurement target material 2 for correction. As a result, the correction target material 2 is held by each rotating roller. Then, the control means 16 automatically aligns the artificial flaw 21 by rotating the rotating roller in the alignment of the artificial flaw 21 (see step S3 in FIG. 2).

図6は、補正用の被測定材2の位置合わせ手段の構成の第二の例を模式的に示した平面図である。図6に示すように、第二の例に係る位置合わせ手段17bは、回転動力源174と保持部175とを備える。回転動力源174は、補正用の被測定材2を回転させることができる。たとえば公知の各種電動モータ油圧モータなどが適用できる。この回転動力源174は、制御手段16により制御される。保持部175は、回転動力源174を超音波探傷装置1bに保持(たとえば固定)させるための部分であり、その構成は限定されるものではない。   FIG. 6 is a plan view schematically showing a second example of the configuration of the alignment means for the correction target material 2 to be measured. As shown in FIG. 6, the alignment means 17 b according to the second example includes a rotational power source 174 and a holding unit 175. The rotational power source 174 can rotate the measurement target material 2 for correction. For example, various known electric motors and hydraulic motors can be applied. The rotational power source 174 is controlled by the control means 16. The holding part 175 is a part for holding (for example, fixing) the rotational power source 174 to the ultrasonic flaw detector 1b, and its configuration is not limited.

このような位置合わせ手段17bの動作は次のとおりである。   The operation of the positioning means 17b is as follows.

第二実施形態にかかる超音波探傷装置1bが、実際の被測定材3(たとえば出荷前の製品)の探傷を行っている間は、位置合わせ手段17bは超音波探傷装置1bから取りはずされた状態にある。そして感度補正を行う際には、まず補正用の被測定材2が第二実施形態にかかる超音波探傷装置1bにセッティングされる。具体的には、各保持部175が搬送ローラ192に保持される。また、回転動力源174が補正用の被測定材2に結合される。この結果、補正用の被測定材2は回転動力源174によって回転されられる。そして制御手段16は、人工きず21の位置合わせ(図2のステップS3参照)において、回転ローラを回転させ、人工きず21の位置合わせを自動的に行う。   While the ultrasonic flaw detector 1b according to the second embodiment is performing flaw detection on an actual measurement target material 3 (for example, a product before shipment), the positioning means 17b is removed from the ultrasonic flaw detector 1b. Is in a state. When performing sensitivity correction, first, the correction target material 2 is set in the ultrasonic flaw detector 1b according to the second embodiment. Specifically, each holding unit 175 is held by the transport roller 192. Further, the rotational power source 174 is coupled to the correction target material 2. As a result, the correction target material 2 is rotated by the rotational power source 174. Then, the control means 16 automatically aligns the artificial flaw 21 by rotating the rotating roller in the alignment of the artificial flaw 21 (see step S3 in FIG. 2).

次に、本発明の第三実施形態について説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described.

前記第一および第二実施形態は、補正関数F(x)を推定した後、Gi(x)=a/Fi(x)を定義することにより、各グループ112間の感度を均一にする更正である。これに対して第三実施形態は、補正関数F(x)の値をそのまま判定手段142の閾値として用いることにより、実際の被測定材3に存在する「きず」が「欠陥」か否かを判定する構成である。 In the first and second embodiments, after estimating the correction function F i (x), the sensitivity between the groups 112 is made uniform by defining Gi (x) = a / F i (x). It is a correction. On the other hand, the third embodiment uses the value of the correction function F i (x) as it is as the threshold value of the determination unit 142, thereby determining whether or not the “flaw” existing in the actual measured material 3 is “defect”. It is the structure which determines.

すなわち、補正用の被測定材2cの人工きずを、製品の「欠陥」と判定する際の最小の大きさに形成しておく。そして、このような補正用の被測定材2cを用いて補正関数Fi(x)を推測する。なお、補正関数Fi(x)の推測方法は、前記第一実施形態または第二実施形態と同じ方法が適用できる。したがって、説明は省略する。 That is, the artificial flaw of the measurement target material 2c for correction is formed in a minimum size when determining as a “defect” of the product. Then, the correction function F i (x) is estimated using the correction target material 2c. The method for estimating the correction function F i (x) can be the same as that in the first embodiment or the second embodiment. Therefore, the description is omitted.

そして、補正係数記憶手段153は、Gi(x)=a/Fi(x)の具体的な値に代えて(なお、Gi(x)=a/Fi(x)の具体的な値とともに記憶する構成であってもよい)、補正関数Fi(x)の具体的な値を記憶する。前記のとおり、補正用の被測定材2cの人工きずの形状および寸法は、製品の「欠陥」と判定する際の最小の大きさに形成されるから、第三実施形態における具体的な補正関数Fi(x)の数値は、被測定材に存在する「きず」が「欠陥」であるか否かの閾値となる。また、補正関数Fi(x)の値をa倍することで、補正用の被測定材2に形成される人工きず21の形状および寸法とは、異なるレベルで判定する構成としてもよい。 The correction coefficient storage unit 153, together with specific values of Gi (x) = in place of the specific value of a / F i (x) (Note, Gi (x) = a / F i (x) A specific value of the correction function F i (x) may be stored. As described above, the shape and size of the artificial flaw of the measurement target material 2c for correction are formed to have a minimum size when determining as a “defect” of the product, and thus a specific correction function in the third embodiment. The numerical value of F i (x) is a threshold value indicating whether or not “defects” in the material to be measured are “defects”. Alternatively, the value of the correction function F i (x) may be multiplied by a so that the shape and dimensions of the artificial flaw 21 formed on the correction target material 2 are determined at a different level.

その後、実際の被測定材3の探傷を行う。そして各グループ112が受信し算出されたエコー高さが、当該グループ112についての補正関数Fi(x)の具体的な値より小さい場合には、検出された「きず」は「欠陥」とは判断されず、大きい場合には、「欠陥」と判断する。このような構成であっても、グループ112ごとに精度の高い探傷を行うことができ、例えば本来であれば「欠陥」と判定すべき「きず」を見逃すことを防止または抑制できる。 Thereafter, the actual measurement object 3 is flawed. When the echo height received and calculated by each group 112 is smaller than a specific value of the correction function F i (x) for the group 112, the detected “flaw” is “defect”. If it is not judged and is large, it is judged as “defect”. Even with such a configuration, it is possible to perform high-accuracy flaw detection for each group 112, and for example, it is possible to prevent or suppress missing “flaws” that should be determined as “defects”.

次いで、本発明の実施例について説明する。   Next, examples of the present invention will be described.

本発明の実施例に係る超音波探傷装置は、断面が略円形の円柱状または円筒状の被測定材を測定することができる構成を有する。具体的には、被測定材3の表面に沿うように円弧状に形成される三組の配列形探触子11を有し、これら三組の配列形探触子11が、被測定材の全周を取り囲むように配設される。なお、各配列形探触子11は、被測定材3の軸線方向にずらして配設される。また、各配列形探触子11は、128個の超音波振動子111を備える。   The ultrasonic flaw detector according to the embodiment of the present invention has a configuration capable of measuring a columnar or cylindrical material to be measured having a substantially circular cross section. Specifically, it has three sets of array-type probes 11 formed in an arc shape along the surface of the material to be measured 3, and these three sets of array-type probes 11 are made of the material to be measured. It arrange | positions so that the perimeter may be surrounded. Each arrayed probe 11 is arranged so as to be shifted in the axial direction of the material 3 to be measured. Each array-type probe 11 includes 128 ultrasonic transducers 111.

本発明の実施例においては、第一の補正用の被測定材2aと、第二の補正用の被測定材2bとが用いられる。第一の補正用の被測定材2aは、材質がSCM435でφ46mmの円柱である。そして、その中心から半径の1/2の距離の位置に、φ0.3mmの穴が人工きず21として形成される。第二の補正用の被測定材2bは、材質がS25Cでφ46mmの円柱である。そしてその断面の略中心に、φ0.3mmの穴が人工きず21として形成される。   In the embodiment of the present invention, the first correction target material 2a and the second correction target material 2b are used. The first material to be measured 2a for correction is a cylinder of SCM435 and φ46mm. Then, a hole of φ0.3 mm is formed as an artificial flaw 21 at a position at a distance of half the radius from the center. The second material to be measured 2b for correction is a cylinder with a material of S25C and φ46 mm. A hole with a diameter of 0.3 mm is formed as an artificial flaw 21 at the approximate center of the cross section.

以下、図2などに基づいて、本発明の実施例に係る超音波探傷装置の補正方法の手順について説明する。   Hereinafter, based on FIG. 2 etc., the procedure of the correction | amendment method of the ultrasonic flaw detector which concerns on the Example of this invention is demonstrated.

図2を参照して説明すると、ステップS1において、各配列形探触子11に設けられる超音波振動子111がグループ分けされる。本実施例においては、各配列形探触子11に直列的に配列される128個の超音波振動子111のうち、一端から1〜32番目を第一のグループ、17〜48番目の超音波振動子111を第二のグループ、33〜64番目の超音波振動子111を第三のグループ、49〜80番目の超音波振動子111を第四のグループ、65〜96番目の超音波振動子111を第五のグループ、81〜112番目の超音波振動子111を第六のグループ、97〜128番目の超音波振動子111を第7のグループとする。   Referring to FIG. 2, in step S1, the ultrasonic transducers 111 provided in each array probe 11 are grouped. In the present embodiment, among 128 ultrasonic transducers 111 arranged in series on each array probe 11, the first to 32nd ultrasonic waves from one end are the first group, and the 17th to 48th ultrasonic waves. The transducer 111 is the second group, the 33rd to 64th ultrasonic transducers 111 are the third group, the 49th to 80th ultrasonic transducers 111 are the fourth group, and the 65th to 96th ultrasonic transducers. 111 is a fifth group, the 81st to 112th ultrasonic transducers 111 are a sixth group, and the 97th to 128th ultrasonic transducers 111 are a seventh group.

ステップS2において、第一の補正用の被測定材2aが、本発明の実施例に係る超音波探傷装置にセッティングされ、ステップS3において位置合わせが実行される。具体的には、第一の補正用の被測定材2aに形成される人工きず21が、超音波振動子111の第二のグループにて合成される超音波ビームの中心線上であって、かつこれらの超音波振動子111に近い側に位置するように位置合わせが実施される。   In step S2, the first material to be measured 2a for correction is set in the ultrasonic flaw detector according to the embodiment of the present invention, and alignment is executed in step S3. Specifically, the artificial flaw 21 formed on the first correction target material 2a is on the center line of the ultrasonic beam synthesized by the second group of the ultrasonic transducer 111, and Positioning is performed so as to be positioned closer to the ultrasonic transducer 111.

ステップS4において、超音波振動子111のすべてのグループ112により、エコーデータを取得する。具体的には、超音波パルス送受信タイミング設定手段122が超音波パルスの送受信のタイミングを設定する。超音波パルス発生手段123は、設定されたタイミングですべてのグループ112の各超音波振動子111を励起する。励起された各超音波振動子111は、第一の補正用の被測定材2aに向けて超音波ビームを送信する。そして各超音波振動子111は、超音波パルス送受信タイミング設定手段122が設定したタイミングで超音波エコーを受信する。   In step S4, echo data is acquired by all the groups 112 of the ultrasonic transducer 111. Specifically, the ultrasonic pulse transmission / reception timing setting means 122 sets the transmission / reception timing of the ultrasonic pulse. The ultrasonic pulse generator 123 excites the ultrasonic transducers 111 of all the groups 112 at the set timing. Each excited ultrasonic transducer | vibrator 111 transmits an ultrasonic beam toward the to-be-measured material 2a for 1st correction | amendment. Each ultrasonic transducer 111 receives an ultrasonic echo at the timing set by the ultrasonic pulse transmission / reception timing setting means 122.

ステップ5において、受信した超音波エコーは、超音波エコー受信手段123により増幅され、A/D変換手段124によりディジタル値に変換されたうえで、波形記憶手段125に記憶される。   In step 5, the received ultrasonic echo is amplified by the ultrasonic echo receiving means 123, converted into a digital value by the A / D conversion means 124, and stored in the waveform storage means 125.

ステップ6において、任意焦点波形合成部13は、波形記憶手段125に記憶されるエコーの値のうち、第一のグループが受信したエコーを読み出す。そして、第一のグループが受信した超音波ビームについて、第一の補正用の被測定材2aの底面(超音波振動子111に対向する面とは反対側の面)に焦点が位置するような超音波波形を合成し、合成された超音波波形のエコーを算出する。そして算出されたエコーは、補正係数演算部15の合成波形記憶手段151に記憶される。   In step 6, the arbitrary focus waveform synthesis unit 13 reads the echo received by the first group from the echo values stored in the waveform storage unit 125. Then, with respect to the ultrasonic beam received by the first group, the focal point is positioned on the bottom surface (the surface opposite to the surface facing the ultrasonic transducer 111) of the first correction target material 2a. An ultrasonic waveform is synthesized, and an echo of the synthesized ultrasonic waveform is calculated. The calculated echo is stored in the combined waveform storage unit 151 of the correction coefficient calculation unit 15.

次に、ステップS7からステップS3に戻り、再び人工きず21の位置合わせを実行する。ここでは、第一の補正用の被測定材2aに形成される人工きず21が、超音波振動子111の第二のグループ(すなわち配列形探触子の一端から17〜48番目の超音波振動子)にて合成される超音波ビームの中心線上であって、かつこれらの超音波振動子111に近い側に位置するように位置合わせが実施される。この位置合わせは、第一のグループについてステップ3からステップ6の動作を完了した後、第一の補正用被測定材を所定の角度だけ回転させることにより行われる。   Next, the process returns from step S7 to step S3, and the alignment of the artificial flaw 21 is executed again. Here, the artificial flaw 21 formed on the first material to be measured 2a for correction is the second group of ultrasonic transducers 111 (that is, the 17th to 48th ultrasonic vibrations from one end of the array probe). Alignment is performed so that it is located on the center line of the ultrasonic beam synthesized in (child) and close to the ultrasonic transducer 111. This alignment is performed by rotating the first correction material to be measured by a predetermined angle after completing the operations from Step 3 to Step 6 for the first group.

ステップS4において、超音波振動子111のすべてのグループ112により、エコーデータを取得する。具体的には、前記同様の動作であるから、説明は省略する。前記第一のグループにおける説明において、『超音波振動子111の第一のグループ』を『超音波振動子111の第二のグループ』に読み替えればよい。   In step S4, echo data is acquired by all the groups 112 of the ultrasonic transducer 111. Specifically, since the operation is the same as described above, the description is omitted. In the description of the first group, “the first group of ultrasonic transducers 111” may be read as “the second group of ultrasonic transducers 111”.

ステップ5において、受信した超音波エコーは、超音波エコー受信手段123により増幅され、A/D変換手段124によりディジタル値に変換されたうえで、波形記憶手段125に蓄積的に記憶される。   In step 5, the received ultrasonic echo is amplified by the ultrasonic echo receiving means 123, converted into a digital value by the A / D conversion means 124, and stored in the waveform storage means 125 in an accumulative manner.

以下、超音波振動子111の第三のグループ、第四のグループ、・・・、第七のグループの順に、ステップS3からステップS6の動作を繰り返す。これらの動作が完了すると、補正係数演算部15の合成波形記憶手段151には、超音波振動子111のすべてのグループ112について、第一の補正用の被測定材2aに形成される人工きず21のエコーが蓄積的に記憶されることになる。なお、いずれのグループ112も、人工きず21との相対位置関係は同一である。すなわち人工きず21は、各超音波振動子111に対向する面からその半径の1/2の深さで、かつ各グループ112にて合成される超音波ビームの中心線上に位置する。   Hereinafter, the operations from step S3 to step S6 are repeated in the order of the third group, the fourth group,..., The seventh group of the ultrasonic transducer 111. When these operations are completed, the synthetic waveform storage unit 151 of the correction coefficient calculation unit 15 stores the artificial flaw 21 formed on the first correction target material 2a for all the groups 112 of the ultrasonic transducer 111. Will be stored cumulatively. Note that the relative positional relationship between the group 112 and the artificial flaw 21 is the same. That is, the artificial flaw 21 is located on the center line of the ultrasonic beam synthesized in each group 112 at a depth of ½ of the radius from the surface facing each ultrasonic transducer 111.

次に、第一の補正用の被測定材2aを用いて、超音波振動子111に対向する面から第一の補正用の被測定材2aの半径の3/2の深さにある人工きず21について、超音波振動子111のグループ112ごとにエコーを算出し記憶する。   Next, using the first correction target material 2a, an artificial flaw at a depth of 3/2 of the radius of the first correction target material 2a from the surface facing the ultrasonic transducer 111. 21, the echo is calculated and stored for each group 112 of the ultrasonic transducer 111.

具体的には次のとおりである。まず、ステップS3において、人工きず21の位置合わせを行う。すなわち、第一の補正用の被測定材2aを回転させ、それに形成される人工きず21が、超音波振動子111の第一のグループ112にて合成される超音波ビームの中心線上であって、かつこれらの超音波振動子111に遠い側に位置させる。   Specifically, it is as follows. First, in step S3, the artificial flaw 21 is aligned. That is, the first correction target material 2 a is rotated, and the artificial flaw 21 formed thereon is on the center line of the ultrasonic beam synthesized by the first group 112 of the ultrasonic transducer 111. In addition, these ultrasonic transducers 111 are positioned on the far side.

そしてステップS4からステップS6の動作を行う。この動作は前記のとおりであるので説明は省略する。超音波振動子111の第一のグループ112について、ステップS3からS6の動作が完了したら、ステップS7からステップS2に戻る。そして引きつづき超音波振動子111の第二のグループ112について、ステップS3からステップS6の動作を行う。この一連の動作も前記のとおりであるので、説明は省略する。   Then, the operations from step S4 to step S6 are performed. Since this operation is as described above, a description thereof will be omitted. When the operations from step S3 to S6 are completed for the first group 112 of the ultrasonic transducer 111, the process returns from step S7 to step S2. Subsequently, the operation from step S3 to step S6 is performed for the second group 112 of the ultrasonic transducer 111. Since this series of operations is also as described above, a description thereof will be omitted.

以下、超音波振動子111の第三のグループ、第四のグループ、・・・、第七のグループの順に、ステップS3からステップS6の動作を繰り返す。これらの動作が完了すると、補正係数演算部15の合成波形記憶手段151には、超音波振動子111のすべてのグループ112について、表面から半径Rの1/2(すなわち0.5R)の深さにある人工きず21のエコーと、半径の3/2(すなわち1.5R)の深さにある人工きず21のエコーが、蓄積的に記憶される。   Hereinafter, the operations from step S3 to step S6 are repeated in the order of the third group, the fourth group,..., The seventh group of the ultrasonic transducer 111. When these operations are completed, the combined waveform storage unit 151 of the correction coefficient calculation unit 15 stores a depth of ½ of radius R (that is, 0.5R) from the surface for all the groups 112 of the ultrasonic transducer 111. And the echoes of the artificial flaw 21 at a depth of 3/2 of the radius (that is, 1.5R) are stored accumulatively.

次に、本発明の実施例に係る超音波探傷装置から、第一の補正用の被測定材2aが取り外され、第二の補正用の被測定材2bがセッティングされる。第二の補正用の被測定材2bは、その断面の中心に人工きず21が形成されるから、被測定材2bを回転させなくとも、超音波振動子111の各グループ112と人工きず21との相対的な位置関係は、すべて同じである。具体的には、人工きず21は、超音波振動子111の各グループ112にて合成される超音波ビームの中心線上であって、超音波振動子111に対向する側の表面から、その半径と同じ深さに位置することになる。   Next, the first correction target material 2a is removed from the ultrasonic flaw detector according to the embodiment of the present invention, and the second correction target material 2b is set. Since the artificial flaw 21 is formed in the center of the cross section of the second material to be measured 2b for correction, each group 112 of the ultrasonic transducer 111 and the artificial flaw 21 can be obtained without rotating the material to be measured 2b. The relative positional relationships of are all the same. Specifically, the artificial flaw 21 is on the center line of the ultrasonic beam synthesized by each group 112 of the ultrasonic transducer 111 and from the surface facing the ultrasonic transducer 111, its radius and It will be located at the same depth.

そして、超音波振動子111のグループ112ごとに、ステップS4からステップS6の動作を繰り返す。前記のとおり、超音波振動子111の各グループ112と人工きず21の位置関係は同一であるから、超音波振動子111のグループ112ごとに人工きず21の位置合わせ(ステップS3)を行う必要はない。   Then, the operation from step S4 to step S6 is repeated for each group 112 of the ultrasonic transducer 111. As described above, since the positional relationship between each group 112 of the ultrasonic transducer 111 and the artificial flaw 21 is the same, it is necessary to align the artificial flaw 21 for each group 112 of the ultrasonic transducer 111 (step S3). Absent.

超音波振動子111のすべてのグループ112について第二の補正用の被測定材2bを用いた前記動作が完了すると、補正係数演算部15の合成波形記憶手段151には、第二の補正用の被測定材2bの超音波振動子111に対向する側の表面からその半径に等しい深さであって、超音波ビームの中心線上に位置する人工きず21のエコーがさらに蓄積される。   When the operation using the second correction target material 2b is completed for all the groups 112 of the ultrasonic transducer 111, the combined waveform storage unit 151 of the correction coefficient calculation unit 15 stores the second correction target. The echoes of the artificial flaw 21 located at the depth equal to the radius from the surface of the material to be measured 2b facing the ultrasonic vibrator 111 and on the center line of the ultrasonic beam are further accumulated.

したがって、ここまでの動作が完了すると、補正係数演算部15の合成波形記憶手段151には、超音波振動子111のすべてのグループ112について、超音波振動子111に対向する側の表面から補正用の被測定材2aの半径の1/2の深さ、半径に等しい深さ、半径の3/2の深さに人工きず21が存在する場合におけるエコーが蓄積される。   Therefore, when the operations so far are completed, the combined waveform storage unit 151 of the correction coefficient calculation unit 15 stores all the groups 112 of the ultrasonic transducer 111 from the surface facing the ultrasonic transducer 111 for correction. Echoes are accumulated when the artificial flaw 21 is present at a depth ½ of the radius of the measured material 2a, a depth equal to the radius, and a depth of 3/2 of the radius.

次の表1は、各グループについて得られたエコー高さを示す。なお、Rは補正用の被測定材2の半径を表す。   Table 1 below shows the echo height obtained for each group. Note that R represents the radius of the material to be measured 2 for correction.

Figure 2008224232
Figure 2008224232

また、図7は、人工きず21が1.0R深さのとき、グループ1のエコー高さが80%となる感度で探傷したときの、各グループ、各深さの人工きず21のエコー高さを示したグラフである。各グループ112の超音波振動子111の受信感度が等しければ、エコー高さは深さごとに均一になるはずである。しかしながら図7に示すように、実際にはグループ112間でエコー高さが相違する。具体的には、配列形探触子11の中心近傍に位置するグループ112は感度が高く、端部近傍に位置するグループ112は感度が低くなるという傾向が見出される。   FIG. 7 shows the echo height of the artificial flaw 21 of each group and each depth when flaw detection is performed with a sensitivity that the echo height of the group 1 is 80% when the artificial flaw 21 is 1.0R deep. It is the graph which showed. If the reception sensitivity of the ultrasonic transducers 111 of each group 112 is equal, the echo height should be uniform for each depth. However, as shown in FIG. 7, the echo height actually differs between the groups 112. Specifically, the group 112 located near the center of the array-type probe 11 has a high sensitivity, and the group 112 located near the end tends to have a low sensitivity.

次いで、超音波振動子111の各グループについて、補正用の被測定材2a,2bの表面からの距離、または超音波ビームを送信してからの時間と、人工きず21のエコー高さとの関係を示したグラフを作成する。これらのグラフは、定義域(横軸)を表面からの距離または超音波ビームを送信してからの時間とし、値域(縦軸)をエコー高さとするグラフとする。図8(a)は、第二のグループについて、表面からの距離とエコー高さの関係を示したグラフである。   Next, for each group of the ultrasonic transducer 111, the relationship between the distance from the surface of the correction target materials 2a and 2b or the time since the transmission of the ultrasonic beam and the echo height of the artificial flaw 21 is obtained. Create the graph shown. In these graphs, the domain (horizontal axis) is the distance from the surface or the time since the transmission of the ultrasonic beam, and the range (vertical axis) is the echo height. FIG. 8A is a graph showing the relationship between the distance from the surface and the echo height for the second group.

そして、作成したグラフのプロットから、補正用の被測定材2a,2bの表面からの距離または超音波ビームを送信してからの時間と、エコー高さとの関係を表すような関数、すなわち補正関数を推定する。本実施例の各グループについては、各プロットを滑らかに結ぶと単純に上に凸の曲線となったことから、補正関数Fi(x)をαi+βix+γiの二次多項式で表されるものと推定し、各係数および定数αi,βi,γiを求めた。なお、添字iは、超音波振動子111の第i番目のグループの関数、係数または定数であることを示す。 A function representing the relationship between the echo height and the distance from the surface of the measurement target materials 2a and 2b for correction or the time after transmitting the ultrasonic beam from the plot of the created graph, that is, the correction function Is estimated. For each group of this example, since the plots were smoothly connected to form a convex curve, the correction function F i (x) was expressed by a quadratic polynomial of α i x 2 + β i x + γ i. Each coefficient and constants α i , β i , and γ i were obtained by assuming that they are represented. Note that the subscript i indicates a function, coefficient, or constant of the i-th group of the ultrasonic transducer 111.

そして、次にGi(x)=a/Fi(x)を定義する。図8(b)は、第二のグループ(i=2)について、1/Fi(x)の値を示したグラフの例である。補正関数Fi(x)にその逆数1/Fi(x)を乗ずると、その値はxの値、すなわち表面からの距離または時間に関わりなく、ほぼ1となる。したがって、得られたエコー高さに1/Fi(x)を乗ずると、人工きず21の深さに関わりなく、人工きず21のエコー高さは100%となる。 Next, G i (x) = a / F i (x) is defined. FIG. 8B is an example of a graph showing the value of 1 / F i (x) for the second group (i = 2). When the correction function F i (x) is multiplied by its reciprocal 1 / F i (x), the value becomes approximately 1 regardless of the value of x, that is, the distance or time from the surface. Therefore, when the obtained echo height is multiplied by 1 / F i (x), the echo height of the artificial flaw 21 becomes 100% regardless of the depth of the artificial flaw 21.

次いで感度係数aの値を設定し、1/Fi(x)に乗ずる(すなわちGi(x)=a/Fi(x)を設定する)この感度係数aは、人工きずのエコー高さを調整する係数である。本実施例においては、感度係数aを0.8に設定した。すなわち、φ0.3mmの人工きずのエコー高さは、表面からの深さにかかわらず、送信した超音波ビームの80%となる。このように、得られたエコー高さにGi(x)の値を乗ずることにより、人工きず21の深さの影響が除かれる。 Next, the value of sensitivity coefficient a is set and multiplied by 1 / F i (x) (that is, G i (x) = a / F i (x) is set). This sensitivity coefficient a is the echo height of the artificial flaw. Is a coefficient to adjust. In this embodiment, the sensitivity coefficient a is set to 0.8. That is, the echo height of an artificial flaw of φ0.3 mm is 80% of the transmitted ultrasonic beam regardless of the depth from the surface. Thus, the influence of the depth of the artificial flaw 21 is removed by multiplying the obtained echo height by the value of Gi (x).

そして、このような計算を、すべてのグループについて行うことにより、各グループとも、人工きず21のエコーは深さ方向位置に関係なく80%の高さとなる。図9は、すべてのグループについて、前記計算を行った結果を示したグラフである。図9に示すように、すべてのグループについて、φ0.3mmの人工きず21のエコー高さは80%の高さとなる。すなわち、各グループ間の感度差が除去され、各グループの感度を略等しくすることができる。   By performing such calculation for all the groups, the echo of the artificial flaw 21 becomes 80% regardless of the position in the depth direction in each group. FIG. 9 is a graph showing the results of the above calculations for all groups. As shown in FIG. 9, the echo height of the artificial flaw 21 of φ0.3 mm is 80% for all groups. That is, the sensitivity difference between groups is removed, and the sensitivity of each group can be made substantially equal.

図10は、本実施例に係る超音波探傷装置を用いて、内部にきずがある被測定材を測定した結果を示したグラフであり、所定の超音波振動子112のブロックの補正前のエコー高さと、前記のようにブロックごとに算出した補正係数と、補正後のエコー高さ(すなわち補正前のエコー高さに補正係数を乗じた値)示すグラフである。それぞれ図10(a)は一番目のブロック、(b)は四番目のブロック、(c)は七番目のブロックを示す。   FIG. 10 is a graph showing a result of measuring a material to be measured with a flaw inside using the ultrasonic flaw detector according to the present embodiment, and an echo before correction of a block of a predetermined ultrasonic transducer 112. It is a graph which shows height, the correction coefficient computed for every block as mentioned above, and the echo height after correction | amendment (namely, the value which multiplied the correction coefficient to the echo height before correction | amendment). 10A shows the first block, FIG. 10B shows the fourth block, and FIG. 10C shows the seventh block.

図10(a),(b),(c)に示すように、いずれも測定は、きずが各ブロックから送信される超音波ビームの中心線上に位置する状態でおこなった。また、図10(a),(b)の一番目のブロックと二番目のブロックは、きずが超音波振動子111から遠い側に位置する測定結果を示し、図10(c)の七番目のブロックは、きずが超音波振動子111に近い側に位置する測定結果を示す。   As shown in FIGS. 10A, 10B, and 10C, the measurement was performed in a state where the flaw was positioned on the center line of the ultrasonic beam transmitted from each block. Further, the first block and the second block in FIGS. 10A and 10B show the measurement results where the flaw is located on the side far from the ultrasonic transducer 111, and the seventh block in FIG. The block indicates a measurement result in which the flaw is located on the side close to the ultrasonic transducer 111.

補正前のエコー高さおよび補正後のエコー高さのグラフにおいて、左端のピークは表面エコー、右端のエコーは底面エコーであり、それらの間のピークがきずのエコーである。   In the graph of the echo height before correction and the echo height after correction, the leftmost peak is a surface echo, the rightmost echo is a bottom echo, and the peak between them is a flaw echo.

前記のとおり、配列形探触子の中心近傍に位置する超音波振動子111のグループは感度が高く、両端に位置するグループは感度が低いという傾向がある。図10(a)と図10(b)とを比較すると、補正をしなくとも、本来であれば同じエコー高さが得られるはずである。しかしながら実際には前記傾向のため、補正前のエコー高さは、四番目のグループ(略中心に位置するグループ)が一番目のグループ(端部に位置するグループ)よりも高いという結果が生じる。また図10(b)と図10(c)を比較すると、本来であれば減衰などの影響により、表面より遠い位置のきずのエコーは小さくなるものと考えられるが、やはり前記傾向のため、エコー高さが逆転するという結果が得られている。   As described above, the ultrasonic transducer 111 group located near the center of the array-type probe has a high sensitivity, and the groups located at both ends tend to have a low sensitivity. Comparing FIG. 10 (a) and FIG. 10 (b), the same echo height should be obtained without correction. However, due to the above tendency, the result is that the echo height before correction is higher in the fourth group (a group located at the center) than in the first group (a group located at the end). Further, when FIG. 10B and FIG. 10C are compared, it is considered that the echo of a flaw far away from the surface is reduced due to the influence of attenuation or the like. The result is that the height is reversed.

これに対して、補正係数を乗じたエコー高さは、図10(a),(b),(c)に示すように、超音波振動子111のグループの位置および傷の深さにかかわらず、同じ形状および寸法のきずであれば、同じエコー高さが得られる。このように、前記のように算出された補正係数を実際のエコー高さ(すなわち感度)に乗ずることにより、超音波振動子111の位置や傷の深さに関わりなく、精度の高い測定を行うことができるようになる。   On the other hand, the echo height multiplied by the correction coefficient is independent of the group position of the ultrasonic transducer 111 and the depth of the flaw, as shown in FIGS. 10 (a), 10 (b), and 10 (c). If the flaws have the same shape and dimensions, the same echo height can be obtained. In this way, by multiplying the actual echo height (that is, sensitivity) by the correction coefficient calculated as described above, highly accurate measurement is performed regardless of the position of the ultrasonic transducer 111 and the depth of the flaw. Will be able to.

なお、図10の各補正係数のグラフに示すように、補正係数は、超音波振動子111のグループごとに異なりうる。換言すると、前記方法によれば、超音波振動子111のグループに応じて最適な補正係数を算出することができ、グループ間で感度の差がないかまたは小さい精度の高い測定を行うことができるようになる。   As shown in the graph of each correction coefficient in FIG. 10, the correction coefficient may be different for each group of ultrasonic transducers 111. In other words, according to the above method, an optimal correction coefficient can be calculated according to the group of the ultrasonic transducers 111, and there is no difference in sensitivity between the groups, or small measurement with high accuracy can be performed. It becomes like this.

また、本発明が適用できる被測定材の径は、前記実施例に示す径に限定されるものではない。図11は、各種の径の被測定材について超音波振動子111の各グループのエコー高さを示したグラフである。なお、被測定材の外径を除いては、測定条件は前記実施例と同じである。   Further, the diameter of the material to be measured to which the present invention can be applied is not limited to the diameter shown in the embodiment. FIG. 11 is a graph showing the echo height of each group of the ultrasonic transducer 111 for materials to be measured having various diameters. Except for the outer diameter of the material to be measured, the measurement conditions are the same as in the above example.

図11に示すように、いずれの径においても、配列形探触子の中心付近に位置する超音波振動子111のグループは、測定されるエコー高さが高く、両端のグループはエコー高さが低くなるという傾向が見られる。この傾向は、前記実施例と同じ傾向である。したがって、被測定材の外径が異なっても、本発明が適用できるものと考えられる。   As shown in FIG. 11, at any diameter, the group of ultrasonic transducers 111 located near the center of the array probe has a high echo height to be measured, and the groups at both ends have an echo height. There is a tendency to lower. This tendency is the same tendency as in the previous example. Therefore, it is considered that the present invention can be applied even when the outer diameters of the materials to be measured are different.

以上、本発明の各種実施形態および実施例について説明したが、本発明は、前記実施形態または実施例に何ら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変が可能であることはいうまでもない。   While various embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments or examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Needless to say.

たとえば、前記実施形態および実施例においては、被測定材が断面略円形の柱状体に適用する構成を示したが、被測定材の断面形状は略円形に限定されるものではない。たとえば楕円、その他の曲面、多角形など、任意の断面形状の被測定材に適用できる。そしてその場合には、配列形探触子を被測定材の表面に対向するような形状にすればよく、より好ましくは配列形探触子を被測定材の表面に沿うような形状にすればよい。   For example, in the above-described embodiments and examples, the configuration in which the material to be measured is applied to a columnar body having a substantially circular cross section is shown, but the cross sectional shape of the material to be measured is not limited to a substantially circular shape. For example, the present invention can be applied to a material to be measured having an arbitrary cross-sectional shape such as an ellipse, another curved surface, or a polygon. In that case, the array-type probe may be shaped so as to face the surface of the material to be measured, and more preferably if the array-type probe is shaped so as to follow the surface of the material to be measured. Good.

また、本実施例では、補正用の被測定材2を用いて補正係数を求めるものとして説明したが、実際の補正用の被測定材2を用いず、数値計算により補正係数を算出するものとしてもよい。たとえば、本実施例で説明した被測定材、測定条件のモデリングを行い、有限要素法を用いたシミュレーションによって波形を求め、その波形データから補正係数を算出する構成であってもよい。このような構成とすれば、人工きず(または人工欠陥)が形成された補正用の被測定材を準備する手間を省くことができる。   In the present embodiment, the correction coefficient is calculated using the correction target material 2. However, the correction coefficient is calculated by numerical calculation without using the actual correction target material 2. Also good. For example, a configuration may be used in which modeling of the material to be measured and measurement conditions described in the present embodiment is performed, a waveform is obtained by simulation using a finite element method, and a correction coefficient is calculated from the waveform data. With such a configuration, it is possible to save time and effort for preparing a correction target material on which artificial flaws (or artificial defects) are formed.

本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置の構成を模式的に示したブロック図である。It is the block diagram which showed typically the structure of the ultrasonic flaw detector concerning 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置の感度補正方法の動作の流れを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the flow of operation | movement of the sensitivity correction method of the ultrasonic flaw detector concerning 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態にかかる超音波探傷装置の感度補正方法における超音波振動子の各ブロックと、補正用の被測定材に形成される人工きずとの位置関係を示した断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship between each block of the ultrasonic transducer and the artificial flaw formed on the correction target material in the sensitivity correction method for the ultrasonic flaw detector according to the first embodiment of the present invention. is there. 本発明の第二実施形態にかかる超音波探傷装置の構成を模式的に示したブロック図である。It is the block diagram which showed typically the structure of the ultrasonic flaw detector concerning 2nd embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態にかかる超音波探傷装置の感度補正方法において用いられる補正用の被測定材の位置合わせ手段の第一の例の構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the 1st example of the aligning means of the to-be-measured material used for correction | amendment used in the sensitivity correction method of the ultrasonic flaw detector concerning 2nd embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態にかかる超音波探傷装置の感度補正方法において用いられる補正用の被測定材の位置合わせ手段の第二の例の構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the 2nd example of the aligning means of the to-be-measured material used for correction | amendment used in the sensitivity correction method of the ultrasonic flaw detector concerning 2nd embodiment of this invention. 各グループの各人工きずのエコーを、人工きずの深さごとに示したグラフである。It is the graph which showed the echo of each artificial flaw of each group for every depth of the artificial flaw. (a)は、人工きずの表面からの位置とエコー高さの関係を示したグラフであり、(b)は(a)に基づいて算出した補正係数の逆数を示したグラフである。(A) is the graph which showed the relationship between the position from the surface of an artificial flaw, and echo height, (b) is the graph which showed the reciprocal number of the correction coefficient computed based on (a). 補正後の各グループの感度を示したグラフである。It is the graph which showed the sensitivity of each group after amendment. 各超音波振動子112のブロックの補正前のエコー高さと、前記のように算出した補正係数と、補正後のエコー高さ示すグラフであり、(a)は一番目のブロック、(b)は四番目のブロック、(c)は七番目のブロックを示す。It is the graph which shows the echo height before correction | amendment of the block of each ultrasonic transducer | vibrator 112, the correction coefficient computed as mentioned above, and the echo height after correction | amendment, (a) is the 1st block, (b) is The fourth block (c) shows the seventh block. 各種の径の被測定材について超音波振動子の各グループのエコー高さを示したグラフである。It is the graph which showed the echo height of each group of an ultrasonic transducer | vibrator about the to-be-measured material of various diameters.

符号の説明Explanation of symbols

1a 第一実施形態にかかる超音波探傷装置
1b 第二実施形態にかかる超音波探傷装置
11 配列形探触子
111 超音波振動子
112 超音波振動子のグループ
12 信号処理部
121 超音波パルス送受信タイミング設定手段
122 超音波パルス発生手段
123 超音波エコー受信手段
124 A/D変換手段
125 波形記憶手段
13 任意焦点波形合成部
14 判定部
141 信号補正手段
142 判定手段
143 出力手段
15 補正係数演算部
151 合成波形記憶手段
152 補正係数演算手段
153 補正係数記憶手段
16 制御手段
17 位置合わせ手段
171 シリンダ
172 ピストン
173 回転ローラ
174 回転動力源
175 保持部
191 液体の層
2a 第一の補正用の被測定材
2b 第二の補正用の被測定材
2c 第三の補正用の被測定材
21 人工きず
3 実際の被測定材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Ultrasonic flaw detector 1b according to the first embodiment Ultrasonic flaw detector according to the second embodiment 11 Array probe 111 Ultrasonic transducer 112 Group of ultrasonic transducers 12 Signal processing unit 121 Ultrasonic pulse transmission / reception timing Setting means 122 Ultrasonic pulse generation means 123 Ultrasonic echo reception means 124 A / D conversion means 125 Waveform storage means 13 Arbitrary focus waveform synthesis section 14 Determination section 141 Signal correction means 142 Determination means 143 Output means 15 Correction coefficient calculation section 151 Synthesis Waveform storage means 152 Correction coefficient calculation means 153 Correction coefficient storage means 16 Control means 17 Positioning means 171 Cylinder 172 Piston 173 Rotating roller 174 Rotating power source 175 Holding part 191 Liquid layer 2a First material to be measured 2b for first correction Second correction target material 2c Third correction Measured material 21 artificial flaws 3 actual measured material

Claims (12)

「ダイナミックフォーカス方式」の超音波探傷装置であって、
被測定材の表面に対向して配列される複数の超音波振動子を有する配列形探触子と、
前記各超音波振動子が受信した超音波エコーを波形データとして前記超音波振動子ごとに記憶できる波形記憶手段と、
該波形記憶手段の内容を読み出して測定範囲内の任意の位置に焦点が位置する超音波ビームを位相合成できるとともに該位相合成された超音波ビームのエコーを算出する任意焦点波形合成部と、
実際の被測定材のエコーに乗ずるための補正係数を算出し記憶する補正係数演算部と、
実際の被測定材に対する測定において前記任意波形合成部が算出したエコーに前記補正係数を乗じた値に基づいて前記実際の被測定材の状態を判定する判定部と、
を有することを特徴とする超音波探傷装置。
"Dynamic focus method" ultrasonic flaw detector,
An array-type probe having a plurality of ultrasonic transducers arranged to face the surface of the material to be measured;
Waveform storage means capable of storing ultrasonic echoes received by each ultrasonic transducer for each ultrasonic transducer as waveform data;
An arbitrary focus waveform synthesizer that reads out the contents of the waveform storage means and is capable of phase synthesizing an ultrasonic beam having a focal point at an arbitrary position within a measurement range, and calculating an echo of the phase synthesized ultrasonic beam;
A correction coefficient calculation unit that calculates and stores a correction coefficient for multiplying the echo of the actual measured material;
A determination unit that determines the state of the actual measured material based on a value obtained by multiplying the echo calculated by the arbitrary waveform combining unit in the measurement of the actual measured material with the correction coefficient;
An ultrasonic flaw detector characterized by comprising:
前記補正係数演算部は、実際の被測定材のエコーに乗ずるための補正係数を、表面から所定の深さに所定の形状および寸法の人工きずが形成される補正用の被測定材を用いて前記任意焦点波形合成部が算出したエコーに基づいて算出し記憶することを特徴とする請求項1に記載の超音波探傷装置。   The correction coefficient calculation unit uses a correction target material to be corrected for forming an artificial flaw of a predetermined shape and size at a predetermined depth from the surface with a correction coefficient for multiplying the echo of the actual target material to be measured. The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the ultrasonic flaw detector is calculated and stored based on the echo calculated by the arbitrary focal waveform synthesizer. 前記補正係数演算部は、前記補正用の被測定材を用いて前記任意焦点波形合成部が算出した所定の位置に焦点がある超音波ビームのエコーを記憶する合成波形記憶手段と、
該合成波形記憶手段に記憶されるエコーとあらかじめ設定される感度調整のための係数に基づいて補正係数を算出する補正係数演算手段と、
該補正係数演算手段が算出した補正係数を記憶する補正係数記憶手段と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載の超音波探傷装置。
The correction coefficient calculation unit is a combined waveform storage unit that stores an echo of an ultrasonic beam having a focus at a predetermined position calculated by the arbitrary focus waveform combining unit using the measurement target material for correction;
Correction coefficient calculation means for calculating a correction coefficient based on an echo stored in the combined waveform storage means and a coefficient for sensitivity adjustment set in advance;
Correction coefficient storage means for storing the correction coefficient calculated by the correction coefficient calculation means;
The ultrasonic flaw detector according to claim 2, comprising:
前記被測定材の表面に対向して配列される複数の超音波振動子は、円弧状または環状に配列されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の超音波探傷装置。   The ultrasonic flaw detection according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of ultrasonic transducers arranged to face the surface of the material to be measured are arranged in an arc shape or an annular shape. apparatus. 前記被測定材の表面に対向して配列される複数の超音波振動子は所定の数のグループにグループ分けされており、前記補正係数演算部は、前記グループごとに補正係数を算出し記憶することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の超音波探傷装置。   The plurality of ultrasonic transducers arranged facing the surface of the material to be measured are grouped into a predetermined number of groups, and the correction coefficient calculation unit calculates and stores a correction coefficient for each group. The ultrasonic flaw detector according to any one of claims 1 to 4, wherein the ultrasonic flaw detector is provided. 前記補正用の被測定材の位置合わせ手段をさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の超音波探傷装置。   The ultrasonic flaw detector according to claim 5, further comprising an alignment unit for the correction target material to be measured. 前記補正係数演算手段は、前記グループごとに、前記補正用の被測定材を用いて前記補正用の被測定材の所定の位置に焦点が位置する超音波ビームを位相合成するとともに該位相合成された超音波ビームのエコーから人工きずのエコー高さを算出し、前記人工きずのエコー高さから前記補正用の被測定材の表面からの前記人工きずの深さと前記人工きずのエコー高さとの関係を表す関数を推定し、該推定した関数の逆数に感度を調整する係数を乗じた値を算出し、前記補正係数記憶手段は該算出した値を補正係数として記憶することを特徴とする請求項5または請求項6に記載の超音波探傷装置。   The correction coefficient calculation means phase-synthesizes the ultrasonic beam whose focal point is located at a predetermined position of the correction target material using the correction target material for each group. The echo height of the artificial flaw is calculated from the echo of the measured ultrasonic beam, and the depth of the artificial flaw from the surface of the material to be corrected and the echo height of the artificial flaw is calculated from the echo height of the artificial flaw. A function representing the relationship is estimated, a value obtained by multiplying an inverse of the estimated function by a coefficient for adjusting sensitivity is calculated, and the correction coefficient storage means stores the calculated value as a correction coefficient. Item 7. The ultrasonic flaw detector according to Item 5. 請求項1から請求項7のいずれかに記載の超音波探傷装置の感度補正方法であって、
配列形探触子に設けられる複数の超音波振動子が所定の数のグループにグループ分けされるステップと、
表面から所定の深さに所定の形状および寸法の人工きずが形成される補正用の被測定材が前記超音波探傷装置にセッティングされるステップと、
前記グループごとに前記補正用の被測定材の所定の位置に焦点が位置する超音波ビームを位相合成するとともに該位相合成された超音波ビームのエコーから人工きずのエコー高さを算出するステップと、
前記算出された超音波ビームのエコーに基づいて前記人工きずの深さと前記人工きずのエコー高さの関係を表す関数を推定するステップと、
前記関数の逆数に感度を調整する係数を乗じた補正係数を算出するステップと、
該補正係数を記憶するステップと、
を有することを特徴とする超音波探傷装置の感度補正方法。
A method for correcting the sensitivity of an ultrasonic flaw detector according to any one of claims 1 to 7,
A step of grouping a plurality of ultrasonic transducers provided in the array probe into a predetermined number of groups;
A correction material to be measured for forming artificial flaws having a predetermined shape and size at a predetermined depth from the surface is set in the ultrasonic flaw detector;
Phase-combining an ultrasonic beam having a focal point at a predetermined position of the correction target material for each group, and calculating an echo height of the artificial flaw from the echo of the phase-combined ultrasonic beam; ,
Estimating a function representing the relationship between the depth of the artificial flaw and the echo height of the artificial flaw based on the calculated echo of the ultrasonic beam;
Calculating a correction coefficient obtained by multiplying the inverse of the function by a coefficient for adjusting sensitivity;
Storing the correction coefficient;
A method for correcting the sensitivity of an ultrasonic flaw detector characterized by comprising:
請求項1から請求項7のいずれかに記載の超音波探傷装置の感度補正方法であって、
配列形探触子に設けられる複数の超音波振動子が所定の数のグループにグループ分けされるステップと、
表面から所定の深さに所定の形状および寸法の人工きずが形成される補正用の被測定材が前記超音波探傷装置にセッティングされるステップと、
前記グループごとに前記補正用の被測定材の所定の位置に焦点が位置する超音波ビームを位相合成するとともに該位相合成された超音波ビームのエコーから人工きずのエコー高さを算出するステップと、
前記算出された超音波ビームのエコーに基づいて前記人工きずの深さと前記人工きずのエコー高さの関係を表す関数を推定するステップと、
前記人工きずのエコー高さの関係を表す関数を記憶するステップと、
を、有することを特徴とする超音波探傷装置の感度補正方法。
A method for correcting the sensitivity of an ultrasonic flaw detector according to any one of claims 1 to 7,
A step of grouping a plurality of ultrasonic transducers provided in the array probe into a predetermined number of groups;
A correction material to be measured for forming artificial flaws having a predetermined shape and size at a predetermined depth from the surface is set in the ultrasonic flaw detector;
Phase-combining an ultrasonic beam having a focal point at a predetermined position of the correction target material for each group and calculating an echo height of the artificial flaw from the echo of the phase-combined ultrasonic beam; ,
Estimating a function representing the relationship between the depth of the artificial flaw and the echo height of the artificial flaw based on the calculated echo of the ultrasonic beam;
Storing a function representing a relationship between echo heights of the artificial flaws;
A method for correcting the sensitivity of an ultrasonic flaw detector characterized by comprising:
前記補正用の被測定材に形成される人工きずの形状および寸法は、実際の被測定材に存した場合において「欠陥」と判断すべき最小の形状および寸法であることを特徴とする請求項9に記載の超音波探傷装置の感度補正方法。   The shape and size of the artificial flaw formed on the measurement target material for correction is the minimum shape and size that should be judged as a “defect” when existing in the actual measurement target material. 10. The sensitivity correction method for an ultrasonic flaw detector according to 9. 前記補正用の被測定材は断面円形の円柱状の部材であり、前記人工きずは中心から前記補正用の被測定材の半径の1/2の位置に形成され、前記補正用の被測定材を180°回転させることによって、表面から半径の1/2の深さに位置する人工きずのエコー高さと、表面から半径の3/2の深さに位置する人工きずのエコー高さとを算出することを特徴とする請求項8から請求項10のいずれかに記載の超音波探傷装置の感度補正方法。   The correction target material is a cylindrical member having a circular cross section, and the artificial flaw is formed at a position half the radius of the correction target material from the center, and the correction target material Is rotated 180 ° to calculate the echo height of the artificial flaw located at a half depth of the radius from the surface and the echo height of the artificial flaw located at a depth of 3/2 of the radius from the surface. The method for correcting a sensitivity of an ultrasonic flaw detector according to any one of claims 8 to 10, wherein: 請求項9または請求項10に記載の超音波探傷装置の感度補正方法により感度が補正された超音波探傷装置をもちいた超音波探傷方法であって、
実際の被測定材に存するきずのエコー高さと、前記記憶された補正用の被測定材の人工きずのエコー高さとを比較するステップと、
前記実際の被測定材に存するエコー高さが前記記憶された補正用の被測定材の人工きずのエコー高さより高い場合には、前記実際の被測定材に存するきずを欠陥と判断するステップと、
を、有することを特徴とする超音波探傷方法。
An ultrasonic flaw detection method using an ultrasonic flaw detector whose sensitivity is corrected by the sensitivity correction method of the ultrasonic flaw detector according to claim 9 or 10,
Comparing the echo height of the flaw present in the actual measured material with the echo height of the artificial flaw of the stored measured material for correction;
A step of determining a defect existing in the actual material to be measured as a defect when an echo height existing in the actual material to be measured is higher than an echo height of the artificial defect of the stored measurement material to be corrected; ,
The ultrasonic flaw detection method characterized by having.
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